Hệ thống thông tin dẫn đường giám sát và quản lý không lưu (CNS/ATM) của ngành hàng không dân dụng Việt Nam

rmation Exchange (data format) B.I.T. Built-in-Test C/E Controller/Extractor CMS Control and Monitoring Subsystem CNS Communication-Navigation-Surveillance COS Signal Gain Corrector COM Combined PSR + SSR CWP Control Working Position DARD Direct Access Radar Data DEC Decoder DFR Defruiter DIA Diagnosis Handler (TRH task) DME Distance Measuring Equipment DP Display Processor (CWP or RMM subsystem) D&TG Driver And Test Generator EDF Edges Detection and Filtering FDPS Flight Data Processing System FIR Flight Information Region FMS Flight Management System FPDH Flight Progress Data Handling GPS Ground Positioning System HDLC High-level Data Link Control (protocol) HY Hybrid Power Divider ICAO International Civil Aviation Organisation IFDH Initial Flight Data Handling IISLS Improved Interrogation Side-Lobe Suppression ISLS Interrogator Side-Lobe Suppression LAN Local Area Network LIC Limiter and Coupler LSB Least Significant Bit MNI Main Network Interface MPC Multi Protocol Converter MPU Multiprogrammable Processing Unit MCT Multi-Channel Tracking (TRH configuration) MRT Multi-Radar Tracking MTBF Mean Time Between Failure MTI Moving Target Indicator MTTR Mean Time To Repair NATMC National Air Traffic Management Center NDB Non Directional Beacon OBA Off Boresight Angle OPS Operative Site PHADE Phase Detector PSR Primary Radar (subsystem) PU Peripheral Unit RADIN Radar Interface (subsystem) RCMS Remote Control & Monitoring System RDP Radar Data Processor (subsystem) RDS Radar Site RHP Radar Head Processor (subsystem) RMM Radar Maintenance Monitor (subsystem) RPA RF Power Amplifier RPB Record & PlayBack RSLS Receiver Side-Lobe Suppression SFPL System Flight Plan SIR-M Secondary Interrogator Receiver-Monopulse SSR Secondary Surveillance Radar (subsystem) STC Sensitivity Time Control TCA Traffic Conflic Alert TRH Tracks Handler TRK Tracking UDP User Datagram Protocol VOR VHF Omni-directional Radio Range WDP Weather Data Processor (subsystem) WDM Weather Data Management Chương 1: Giới thiệu hệ thống thông tin dẫn đường giám sát và quản lí không lưu (CNS/ATM) của ngành hàng không dân dụng Việt Nam (HKDDVN) 1.1.CNS/ATM của HKDDVN hiện nay. Hoạt động vận tải hàng không không thể thực hiện được nếu không có các mạng thông tin liên lạc hàng không. Hệ thống thông tin ngành hàng không dân dụng Việt Nam (HKDDVN) được chia thành những mạng riêng có tính độc lập tương đối, dựa theo đặc tính kĩ thuật, chức năng nhiệm vụ hoặc theo không gian quản lí, cụ thể như sau: Mạng thông tin phục vụ điều hành bay Mạng thông tin thương mại hàng không Mạng thông tin nội bộ ngành Trong hoạt động vận tải hàng không, quản lí bay là lĩnh vực quan trọng nhất vì nó là yếu tố quyết định tính an toàn cho mọi hoạt động của hàng không. Tại Việt Nam hiện nay việc chỉ huy điều hành bay tiến hành rộng khắp trong cả nước, hoạt động ở 19 sân bay dân dụng, 22 hãng hàng không của 21 nước có đường bay thường lệ tới Việt Nam ,hơn 60 hãng quốc tế bay qua vùng thông báo bay Hồ Chí Minh và Hà Nội. Hệ thống kĩ thuật ngành quản lí bay tập trung ở 3 chuyên ngành chính: Thông tin Dẫn đường (phụ trợ không vận) Giám sát (Radar) 1.1.1. Thông tin (gồm thông tin cố định và thông tin lưu động hàng không) Hệ thống thông tin cố định đảm bảo liên lạc thoại, thông tin số liệu giữa các cơ quan KSKL trong nước và quốc tế ,thông tin liên lạc giữa các đơn vị liên quan tới quá trình quản lí và điều hành bay,liên lạc nội bộ với nhau trong một cơ quan quản lí không lưu. Hệ thống thông tin di động cho phép liên lạc thoại số liệu giữa các cơ quan cung cấp dịch vụ không lưu và các máy bay. 1.1.1.1. Hệ thống AFTN thông tin cố định Tại các trung tâm kiểm soát Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng và trung tâm điều hành bay quốc gia (Gia Lâm) được lắp đặt thiết bị chuyển điện văn tự động (AMSC), các thiết bị đầu cuối đảm bảo tự động chuyển các điện văn phục vụ cho điều hành bay và các hoạt động hàng không khác. Toàn bộ hệ thống này đựơc sử dụng kĩ thuật công nghệ mới. Sự giao tiếp giữa chúng với nhau của 4 trung tâm trên bằng các đường truyền vệ tinh, viba số riêng của ngành quản lí bay. Để đảm bảo độ tin cậy và an toàn tuyệt đối, nối giữa chúng với nhau còn có mạng đường truyền bưu điện quốc gia (vệ tinh, viba số và cáp quang) để dự phòng khi đường truyền chính bị trục trặc kĩ thuật. Trong suốt quá trình sử dụng toàn hệ thống luôn đảm bảo thông tin với độ tin cậy cao trên 99,9% 1.1.1.2. Hệ thống liên lạc thoại trực tiếp Đã thiết lập các mạng thông tin để đảm bảo liên lạc giữa các cơ quan KSKL trong từng khu vực (giữa TWR, APP và ACC tại NBA, DAD, TSN) cũng như giữa ACC HCM với ACC HAN. Giữa ACC HCM, ACC HAN với các ACC kế cận : NamNinh (NNH), QuảngChâu (QZH), Kualalumpur (KUL), Bangkok (BKK), HongKong (HKG) và trung tâm thông báo bay Vientian (FIC-VTE), Singapore, Philippines (MNL). Đường truyền từ ACC HCM tới các ACC kế cận là các đường vệ tinh do bưu điện quản lí (Intelsat). Đường truyền từ ACC HAN tới VTE, NNH bằng HF.Đường truyền từ ACC HAN—ACC HCM là đường vệ tinh (Intelsat) do bưu điện quản lí. Các đường truyền thông thoại khác liên lạc giữa 3 sân bay quốc tế là của quản lí bay và của bưu điện dùng làm dự phòng. 1.1.1.3 Hệ thống thông tin di động Trong ngành quản lí bay VN tất cả các cơ quan KSKL (đường dài, tiếp cận, tại sân) đều trang bị hệ thống liên lạc không địa sóng cực ngắn VHF. Tại sân bay TSN, trên núi Vũng Chua (Quy Nhơn), núi Sơn Trà(Đà Nẵng), núi Tam Đảo(Vĩnh Phú) được lắp dặt thiết bị VHF đường dài với tầm phủ sóng trên 400 km ở độ cao 10km. Để đảm bảo liên lạc không địa ở các vị trí xa ngoài tầm phủ sóng của các VHF đường dài, tại ACC HAN và ACC HCM còn có phương tiện liên lạc sóng ngắn HF làm việc trên tần số quy định của vùng Đông Nam á Các hệ thống chuyển mạch thoại Voice Switching (AVSC) ở các trung tâm kiểm soát đường dài, tiếp cận, tại sân cho phép thông tin liên lạc giữa kiểm soát viên không lưu với người lái máy bay và giữa người kiểm soát viên không lưu với các cơ quan hiệp đồng điều hành bay thuận lợi và nhanh chóng. 1.1.2. Hệ thống dẫn đường phù trợ 1.1.2.1. Dẫn đường hàng tuyến Trên lãnh thổ Việt Nam ,các đường bay nội địa và quốc tế đều được lắp đặt các thiết bị phù trợ dẫn đường. Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng 2 loại phương tiện phụ trợ đó là vô tuyến sóng dài vô hướng NDB và vô tuyến sóng cực ngắn vạn hướng VOR/DME. Những loại thiết bị này cũng được lắp đặt để sử dụng cả đường dài, tiếp cận và hạ cất cánh . 1.1.2.2. Dẫn đường tiếp cận và hạ cất cánh Tại các sân bay NBA, DAD, TSN được lắp đặt hệ thống dẫn đường kết hợp gồm: đài gần ,đài xa Location NDB, đài VOR/DME, ILS và hệ thống đèn tín hiệu. Tại các sân bay địa phương toàn bộ trang thiết bị dẫn đường đều là NDB Tuy rằng với trang bị của hệ thống dẫn đường trên đã đáp ứng được nhu cầu khai thác ,song với mức độ tăng trưởng hoạt động bay sắp tới, để khai thác tối đa công suất các sân bay ,HKDDVN sẽ bổ sung thêm một số thiết bị dẫn đường cho các sân bay địa phương, thiết bị hạ cánh chính xác ILS….Đối với đường dài, để nâng cao độ chính xác đẫn đường khai thác tối đa các đường bay, các đài NDB sẽ được dần thay thế bằng đài VOR/DME. 1.1.3. Hệ thống radar giám sát Vùng thông báo bay HCM (FIR HCM) có 3 tổ hợp radar. Một tổ hợp được lắp tại sân bay TSN gồm sơ cấp và thứ cấp; một được lắp đặt tại núi bán đảo Sơn Trà ở DAD cũng gồm thứ cấp và sơ cấp và một radar thứ cấp tại Vũng Chua ở Quy Nhơn với cự li hoạt động của mỗi tổ hợp tương ứng 80/250NM cơ bản đáp ứng được tầm phủ sóng từ mực bay 245 trở lên đối với radar thứ cấp Trung tâm xử lí số liệu EUROCAT-200 toàn mạng radar thuộc FIR HCM đã giải quyết được những yêu cầu KSKL hiện nay của hàng không Vùng thông báo bay HAN (FIR HAN) có tổ hợp radar đường dài gồm sơ cấp và thứ cấp có hệ thống xử lí số liệu đồng bộ bảo đảm yêu cầu khai thác không lưu cho ACC HAN và tiếp cận tại sân NBA, tầm hoạt động trên 300 km. Cả 3 khu vực tiếp cận của sân bay quốc tế NBA, DAD, TSN đều được kiểm soát bằng radar. Hình 1.1. Sơ đồ chức năng hệ thống thoại trực tiếp/ dịch vụ không lưu VHF Vệ tinh Vệ tinh ACC NNH QZH ACC - HAN AVSC (APP-TWR) APP-DAD AVSC (APP - TWR) ACC - HCM AVSC (ACP,APP,TWR) ACC MNL ACC HKG ACC SIN ACC KUL ACC PNH FIC VTE ACC BKK Chuyển đổi Vệ tinh Hình 1.2. Sơ đồ chức năng hệ thống Thông tin cố định AFTN AMSC ACC-HAN AMSC GIA LAM AMSC ACC HCM AMSC APP-DAD AMSC ACC BKK AMSC ACC HKG Ghi chú: Biểu thị đường truyền chính Biểu thị đường truyền dự bị (cáp quang ) 1.2. CNS/ATM của HKDDVN trong tương lai. 1.2.1. Kế hoạch của HKDDVN đến năm 2010 Hệ thống thông tin liên lạc: Mục tiêu: Thời gian: Sử dụng đường truyền dữ liệu không địa trực tiếp cho liên lạc thường xuyên ATS. Sử dụng thoại SATCOM cho liên lạc không thường xuyên và khẩn cấp ATS trên biển và các vùng xa. Thực hiện mạng viễn thông HK ATN Giữa năm 2000 Cuối năm 2000 Năm 2005 Hệ thống dẫn đường cho tàu bay: Sử dụng dẫn đường đường dài GPS Sử dụng GPS cho tiếp cận không chính xác Tiếp cận chính xác bằng DGNSS Cuối năm 2005 Năm 2005 Năm 2010 Hệ thống giám sát tàu bay : Radar thứ cấp Mode S truyền số liệu đất đối không. Sử dụng hệ thống giám sát tự động phụ thuộc ADS . Năm 2005 Năm 2010 Tóm lại cho tới nay đối với cộng đồng hàng không quốc tế thì vấn đề có hay không thực hiện hệ thống không vận CNS/ATM mới không còn là một vấn đề tranh cãi mà là một sự thực hiển nhiên, một tiến trình đang được tích cực tiến hành cụ thể hoá. Điều quan trọng là sự phối hợp và nhận thức trách nhiệm của mình giữa các quốc gia trên từng khu vực và trên toàn thế giới. Ngay cả các quốc gia chưa có kế hoạch về CNS/ATM thì điều đáng quan tâm là sự hiểu biết về quá trình này, để xác định đúng hướng đi cho mình, từ đó có được sự đầu tư đúng, hợp lí về thiết bị và đào tạo con người không lãng phí tiền bạc của nhà nước. 1.2.2. So sánh kĩ thuật hệ thống Trước khi đi đến phân tích từng yếu tố của hệ thống, ta cần thấy được những hạn chế của hệ thống hiện nay.Đó là phương thức phát sóng bằng LF, MF, HF, VHF, UHF, truyền dẫn bằng các loại cáp. Cự li liên lạc bị hạn chế bởi độ cong trái đất. Độ tin cậy không cao do bị rối loạn bởi khí quyển, bởi sự thay đổi đặc tính truyền sóng của các hệ thống khác và bị nhà cửa che chắn. Việc triển khai gặp nhiều khó khăn như núi non biển cả những vùng xa xôi. Mưa bão cũng có thể gây ra nhiều hỏng hóc. Về phương tiện kĩ thuật hệ thống không vận hiện nay thường là kĩ thuật tương tự (Analog). Khi truyền dẫn các tín hiệu liên tục tương tự như tín hiệu ban đầu, dễ bị méo và khó loại bỏ tạp âm. Phương thức thoại cũng hạn chế khả năng liên lạc, thường bị tắc nghẽn kênh thông tin. Hệ thống hiện nay thuộc thông tin băng hẹp dung lượng kênh quá ít/trang thiết bị. Hệ thống mới sử dụng công nghệ vệ tinh, vượt qua được những hạn chế trên đây. Các trạm vệ tinh trái đất mặt đất và các trạm vệ tinh trái đất mắy bay liên lạc với nhau trên các tần số Microwave, thông qua bộ phát đáp (Transponder) được hiểu như là trạm chuyển tiếp trung gian thuộc vệ tinh không gian (Space Satellite). Kĩ thuật của hệ thống mới là số (Digital), tín hiệu truyền đi có dạng xung. Chính vì vậy khả năng chống nhiễu cao, tách được tạp âm ra khỏi tín hiệu, đương nhiên độ tin cậy cao. Hệ thống mới sử dụng phương thức số liệu làm tăng khả năng liên lạc gấp nhiều lần. Hơn nữa đây là thông tin băng rộng dung lượng kênh lớn. 1.2.3. Phân tích hệ thống 1.2.3.1. Thông tin COM Một trong những yếu tố quan trọng nhất của hệ thống CNS/ATM mới đó là thông tin (C) bởi vì nó là chiếc chìa khoá đối với tương lai của quản lí không lưu. Thông tin giải quyết phần lớn các chức năng của hệ thống. Nó cung cấp các đường truyền cho liên lạc không địa, cho liên lạc dưới đất liền, và cho cả chức năng giám sát phụ thuộc tự động ADS. Có 3 phương tiện liên lạc không địa: Liên lạc bằng vệ tinh, liên lạc bằng VHF số liệu (VHF data link) và bằng đường truyền số liệu Mode S ở radar giám sát thứ cấp SSR. Liên lạc bằng vệ tinh gồm trạm vệ tinh không gian, trong sơ đồ là vị trí AMS, trạm đạt trên máy bay AES, trong sơ đồ là vị trí Airborn, và trạm điều khiển xa dưới đất liền Remote GES. Liên lạc không địa bằng vệ tinh, một nước hoặc thậm trí một khu vực chỉ sử dụng tối đa 1 trạm vệ tinh mặt đất, sử dụng các đường điều khiển xa từ kiểm soát viên không lưu tới trạm mặt đất GES là chủ yếu, đó là các đường truyền số liệu thuộc hệ thống ATN. Ngoài 3 phương thức truyền số liệu trên còn có 2 phương thức thoại bằng số dự phòng đó là VHF VOICE và AMSS VOICE, chủ yếu cho nơi có vùng trung cận có mật độ bay cao và liên lạc khẩn nguy. Hệ thống thông tin viễn thông hàng không ATN sơ đồ 2 gồm cả dưới đất liền và trên máy bay thực chất là các yếu tố thông tin. Nó nối các phương tiện thông tin khác nhau lại bằng việc dựa vào tiêu chuẩn đấu nối hệ thống mở của tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế OSI, bằng cách thông qua cổng vào “Gateway” được xem như là ATN router. Có 2 phương thức liên lạc số liệu trên ATN đó là số liệu (Type A) và điện văn (Type B- như AFTN hiện nay) Tóm lại đây là hệ thống mở và cấu trúc mở, cho phép ghép nối nhiều phương tiện thông tin kể cả các mạng bên ngoài hàng không miễn là chúng tuân thủ cùng tiêu chuẩn OSI (cùng protocol, cùng thông số). Về phương thức khai thác, kiểm soát viên không lưu (controller) liên lạc với người lái (pilot) bằng bàn phím, khắc phục được sự yếu kém về ngôn ngữ của cả 2 bên nhất là ngoại ngữ. Không chỉ các kiểm soát viên không lưu mới liên lạc được với máy bay, các đối tượng khác cũng có thể tham gia hệ thống, trong sơ đồ là vị trí OTHER CENTRES. Ví dụ các hãng hoặc đại diện các hãng hàng không cũng có thể đấu nối thiết bị của mình vào hệ thống để có thể liên lạc với các máy bay đang bay, nắm bắt các số liệu về chuyến bay... 1.2.3.2. Dẫn đường Navigation Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS là một hệ thống cung cấp vị trí và thời gian phạm vi toàn cầu. Nó gồm một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu của Mỹ (GPS) và hệ thống dẫn đường quỹ đạo toàn cầu của Nga (GLONASS) cho phép xác định vị trí ở các giai đoạn bay đường dài, trung cận, tiếp cận không chính xác, có thể cả ở tiếp cận chính xác loại I và hạ cánh. Hệ thống vệ tinh GPS sử dụng các phương pháp đo cự ly chính xác từ các vệ tinh GPS để xác định vị trí và thời gian chính xác toàn cầu. Phần không gian gồm có 24 trạm vệ tinh trong 6 mặt quỹ đạo ở độ cao 20200 km Phần kiểm soát có 5 trạm kiểm soát và 3 ăng ten ở dưới đất, sử dụng máy thu GPS để theo dõi các vệ tinh nhìn thấy, thu gom các dữ liệu cự ly từ các tín hiệu vệ tinh. Thông tin từ các trạm này được xử lý tại các trạm kiểm soát chính xác để xác định đồng hồ vệ tinh và tình trạng quỹ đạo để cập nhật điện văn dẫn đường của mỗi trạm vệ tinh và phát thông tin cập nhật tới các vệ tinh Phần thu của người sử dụng gồm có ăng ten và bộ xử lý máy thu để thu và tính toán phép giải nhằm cung cấp vị trí và thời gian cho người sử dụng Các vệ tinh không gian phát tín hiệu thời gian và điện văn số liệu, thiết bị máy bay xử lý để có được vị trí của vệ tinh và số liệu về tình trạng cũng như cách tính toán mất bao thời gian để tín hiệu vô tuyến từ vệ tinh đến máy thu. Các thông số về quỹ đạo đo được chính xác của từng vệ tinh được phát như là một phần của điện văn số liệu được phát thuộc vệ tinh GPS. Bằng cách biết được vị trí chính xác của từng vệ tinh và tính toán thời gian phù hợp chính xác với các đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh, máy thu có thể đồng thời giải được 4 thành phần trong đó có 3 thành phần về vị trí và một thành phần là thời gian. Hệ thống GLONASS của Nga cũng gồm 24 trạm vệ tinh không gian bay ở quỹ đạo 19100 km. Vị trí và thời gian có được là dựa vào phương pháp đo thời gian chuyển giao "Transit time " và đổi Doppler của tín hiệu cao tần do vệ tinh GLONASS phát ra. Để có được vị trí 3 chiều và thời gian cần đo đạc (thu tín hiệu ) từ ít nhất 4 vệ tinh dẫn đường. Để có được vị trí 2 chiều (đã biết độ cao và thời gian) cần đo đạc (thu tín hiệu ) từ ít nhất 3 vệ tinh dẫn đường. Hệ thống GPS và GLONASS một mình không đáp ứng các hoạt động bay chính xác ví dụ như tiếp cận chính xác, để đáp ứng các yêu cầu đặc tính hoạt động như độ chính xác tính toàn vẹn, tính sẵn có, tính liên tục thì cả 2 hệ thống này cần được bổ sung thêm các mức chia làm 3 loại như sau: Bổ sung trên máy bay : Thiết bị theo dõi tính toàn vẹn tại máy thu ( RAIM ) để nhận biết vệ tinh có sự cố và loại bỏ ra khỏi cách tính toán xác định vị trí. Dựa vào thông tin này người lái xác định mức chất lượng hiện có để điều chỉnh hoạt động bay. Hệ thống dẫn đường bằng quán tính INS được dùng cho thời gian ngắn khi Anten vệ tinh bị máy bay che khuất hoặc khi các vệ tinh không còn hiệu quả Bổ sung tại chỗ trên đất liền : Còn gọi là hệ thống GNSS vi sai. Nếu muốn hoạt động bay đến mức tiếp cận chính xác cấp 3 cần đặt thiết bị theo dõi tại sân bay hoặc gần sân bay. Thiết bị monitor này phát tín hiệu sửa sai cho máy bay để tăng độ chính xác trong phạm vi bán kính 37km. Cần có kênh liên lạc số liệu giữa máy bay và mặt đất. Bổ sung khu vực : Để đảm bảo tầm phủ rộng cho mọi chuyến bay cần phải có các hệ thống bổ sung phạm vi khu vực bằng cách sử dụng các vệ tinh đo đạc đồng bộ để phát các thông tin bổ sung thêm như tính toàn vẹn, tín hiệu cự ly phụ thêm, thành phần vi sai, nó cho phép hoạt động ở mức tiếp cận chính xác cấp 1. Thiết bị điện tử trên máy bay: Nói chung chỉ có các máy thu GPS hoặc GLONASS không được coi là đáp ứng các nhu cầu cho bất kì giai đoạn bay nào. Các hệ thống đa phần tử tinh vi dựa vào GNSS có sử dụng các hệ thống bổ sung và theo dõi tính toàn vẹn thì thích hợp cho hoạt động bay đường dài và tiếp cận không chính xác. Việc sử dụng GPS để bay theo quy tắc bay thiết bị IFR là dựa vào máy thu đa phần tử, trong thiết bị này phần tử GPS là để tăng độ chính xác không được xem là phần tử duy nhất để bay theo IFR. Vị trí theo GPS được so sánh liên tục với vị trí có được từ các phần tử khác như OMEGA, dẫn đường theo quán tính INS. Nếu vị trí GPS sai khoảng 3NM thì phần tử GPS bị loại bỏ. Các hệ thống dẫn đường đa phần tử như kết hợp GNSS/IRS ( tham khảo quán tính ) hoặc GNSS/IRS/FMS ( hệ thống quản lý bay trên máy bay ) được xem như là đáp ứng các mức đặc tính dẫn đường cần thiết RNP. Các nhà sản xuất đang triển khai việc đưa ra các máy thu kép GPS và GLONASS. Về hệ thống ILS/MLS. Theo kết quả cuộc họp COM/OPS của đại hội đồng ICAO tại Montreal 04/1995 thì ILS đã được lắp đặt đủ tiêu chuẩn được duy trì đến năm 2010 và MLS được duy trì đến 2015. Toạ độ Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu theo chấp thuận của ICAO sẽ sử dụng toạ độ WGS-84 ( hệ thống đo đạc toàn cầu do bộ quốc phòng Mỹ đưa ra ) mà mốc tham chiếu là trọng tâm trái đất. Theo kế hoạch của ICAO các quốc gia phải chuyển sang và công bố toạ độ của mình theo hệ toạ độ WGS-84 bắt đầu từ tháng 1 năm 1998. Với các hệ thống vệ tinh dẫn đường này, việc dẫn đường phụ thuộc vào độ chính xác tuyệt đối của một loạt các điểm waypoints đặc biệt là các điểm sử dụng cho tiếp cận hạ cánh phải cực kì chính xác theo cùng hệ đo đạc toàn cầu WGS-84 được vệ tinh dẫn đường sử dụng. Cơ sở dữ liệu Database. Các cơ sở dữ liệu được thiết lập và cập nhật qua việc khảo sát các phù trợ hiện nay, các vị trí và thềm đường băng và qua việc thiết kế các đường bay, tiếp cận mới. Các quốc gia phải đảm bảo tính toàn vẹn của số liệu vị trí waypoints và đệ trình thông tin tới nhà cung cấp database để cung cấp cho nhà sản xuất trên máy bay. Phương thức tiếp cận bằng thiết bị phải được nhà chức trách quốc gia chấp thuận và đưa vào cơ sở dữ liệu database GNSS. Máy bay chỉ được bay tiếp cận theo GNSS khi phương thức tiếp cận bằng thiết bị được đưa vào cũng như được truy suất từ Database ở máy thu GNSS. 1.2.3.3. Giám sát ( Surveillance ) Chức năng giám sát nhìn vào sơ đồ ta thực sự ít thấy so với các hệ thống radar hiện nay, nó chỉ còn lại Radar giám sát thứ cấp SSR ( gọi là giám sát dựa vào Radar ) được nâng cấp thêm kênh thông tin số liệu Mode S và chủ yếu là giám sát phụ thuộc tự động ADS ( gọi là giám sát dựa vào thông tin ). Ngược lại việc giám sát được thực hiện một cách đầy đủ và chính xác. Giám sát ADS là một sự kết hợp giữa dẫn đường GNSS và thông tin. Máy bay tự động phát các số liệu trên hệ thống dẫn đương ở máy bay xuống các phương tiện kiểm soát không lưu dưới đất liền thông qua một trong ba đường truyền số liệu thông tin không địa như đã nói trên để kiểm soát viên không lưu được biết. Thông tin về vị trí máy bay được hiển thị trên màn hình tương tự như hiển thị ở màn hình radar hiện nay. Yếu tố tự động hoá ( Automation ) không kém phần quan trọng, nó làm giảm bớt hoặc loại bỏ những hạn chế đối với hoạt động của quản lý không lưu so với các hệ thống hiện nay, ví dụ như xử lí số liệu bay, quản lí luồng không lưu ATFM... Cuối cùng khi hệ thống CNS/ATM hoàn chỉnh các thiết bị NDB/ADP, VOR/DME ACARS, HF, ILS/MLS cat I sẽ được loại bỏ. Chương 2: Mạng giám sát 2.1. Hệ thống radar giám sát của hàng không dân dụng Việt Nam 2.1.1. Các đài radar giám sát. Radar sơ cấp (PSR) Radar thứ cấp (SSR) Nội Bài ATCR-33S DPC SIR-M Vinh SIR-M Sơn Trà TRAC-2000 RSM-970 Vũng Chua RSM-970 Tân Sơn Nhất TRAC-2000 RSM-970 Cà Mau SIR-M Bảng 2.1. Các đài radar giám sát Quân sự Quân sự KSVKL KSVKL ACC Nội Bài ACC Tân Sơn Nhất PSR/SSR Nội Bài PSR/SSR Sơn Trà PSR/SSR Tân Sơn Nhất SSR Vinh SSR Cà Mau SSR Vũng Chua Hình 2.1. Hệ thống radar giám sát 2.1.2. Khái niệm radar sơ cấp (PSR-Primary Surveillance Radar) Đài radar sơ cấp (PSR) hoạt động theo nguyên tắc phát xạ năng lượng điện từ trường vào không gian và thu tín hiệu phản xạ quay trở về từ các vật phản xạ hay còn gọi là mục tiêu. Tín hiệu phản xạ sẽ cung cấp thông tin về vị trí của mục tiêu trong không gian như cự li từ đài radar tới mục tiêu, góc phương vị của mục tiêu so với hướng bắc và được thể hiện lên trên màn hiện sóng hay màn hình. Những thông tin về vị trí mục tiêu (máy bay) trong không gian sẽ được sử dụng để giám sát và dẫn đường cho các máy bay hàng không dân dụng. Qua việc tính thời gian từ điểm phát đi đến điểm thu về sẽ xác định được thông số cự li mục tiêu Định hướng mục tiêu thông qua vị trí anten hay góc phương vị của anten tại thời điểm thu được tín hiệu Đo lượng dịch tần doppler ở tín hiệu phản xạ sẽ tính toán ra thông số chuyển động của mục tiêu Bán kính làm việc tối đa của radar sơ cấp tuỳ thuộc yêu cầu đặt hàng, thông thường là 80NM (150Km). Radar sơ cấp có vai trò qua trọng trong việc giám sát các máy bay ở khu vực tại sân và vùng tiếp cận (100-150Km). 2.1.3. Khái niệm radar thứ cấp (SSR-Secondary Survaillance Radar) Đài radar tứ cấp hay còn gọi là radar nhận biết, radar hỏi-đáp phục vụ công tác kiểm soát không lưu của hàng không dân dụng là loại đài radar sử dụng nguyên lí hỏi-đáp tích cực, làm nhiệm vụ phát hiện, nhận biết các máy bay hàng không dân dụng trong vùng phủ sóng của đài. Các thông tin của radar thứ cấp được sử dụng để phục vụ việc kiểm soát không lưu và dẫn đường cho các máy bay hàng không dân dụng Hệ thống radar thứ cấp gồm đài Interrogator dưới mặt đất và transponder trên máy bay. Các thông số chỉ tiêu hệ thống theo chuẩn ICAO, đảm bảo tất cả các máy bay đều có thể trao đổi thông tin với mọi trạm radar thứ cấp dưới đất Radar thứ cấp nhận tin tức về mục tiêu bằng cách phát tín hiệu hỏi cho máy bay và thu tín hiệu trả lời từ transponder trên máy bay, xử lí để lấy thông tin mong muốn. Radar thứ cấp đóng vai trò trong quá trình kiểm soát đường dài (vùng hàng tuyến). Đài radar thứ cấp và sơ cấp có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với nhau. Khi kết hợp, anten của radar sơ và thứ được gắn chung trên một bệ quay và tín hiệu của hai kênh sẽ được kết hợp với nhau để hiển thị trên màn hình. 2.1.4. Trung tâm điều khiển bay ACC (Air Control Centre) Tại trung tâm ACC có hệ xử lí dữ liệu radar và xử lí dữ liệu bay RDP/FDP, thực hiện các chức năng chính: Thu thập tin tức radar từ nhiều đài radar khác nhau. Chuyển đổi tin tức từ nhiều đài radar về một gốc tính không gian và thời gian ở trung tâm xử lí. Đưa ra mục tiêu duy nhất từ các đài khác nhau cùng phát hiện được lên màn hình làm việc của kiểm soát viên không lưu (KSVKL). Phân phối tín hiệu radar cho các màn hình khác nhau. Xử lí dữ liệu kế hoặch bay và thông tin liên quan giúp KSVKL biết được tiến trình của các chuyến bay. 2.1.5. Quá trình xử lí dữ liệu radar Vấn đề xử lí tin tức radar được chia làm 3 cấp như sau: Xử lí tin tức radar cấp 1. Xử lí tin tức radar cấp 2. Xử lí tin tức radar cấp 3. * Xử lí tin tức radar cấp 1. Nhiệm vụ chính đặt ra khi xử lí sơ cấp là tách tín hiệu có ích từ vô số tín hiệu đi tới radar, trong đó có nhiễu. Nhiệm vụ tách tín hiệu là chỉ rõ sự tồn tại của tín hiệu có ích và ước lượng các thông số mang tin tức về mục tiêu trên không. Sau xử lí cấp 1 thì mục tiêu đã được phát hiện. * Xử lí tin tức radar cấp 2. Quá trình xử lí tin tức radar cấp 2 giúp phát hiện quỹ đạo mục tiêu, bám quỹ đạo mục tiêu và tính toán các tham số của quỹ đạo (độ cao, góc phương vị, vận tốc và code của máy bay). * Xử lí tin tức radar cấp 3 : Chuyển đổi tin tức từ nhiều đài radar về 1 gốc tính không gian và thời gian ở trung tâm xử lí Hợp nhất tin tức từ nhiều đài radar Hình thành tình báo tổng quát. Có sự phối hợp của nhiều đài radar. Mỗi đài có 1 local track (bám mục tiêu), nhiều đài radar cùng phát hiện 1 mục tiêu thì phải quy chuẩn đó là 1 mục tiêu (nếu không sẽ có hiện tượng double callsign : trên màn hình sẽ xuất hiện hai điểm dấu của cùng một mục tiêu) Xử lí dữ liệu cấp 1,2 thực hiện tại đài radar, xử lí dữ liệu cấp 3 thực hiện tại trung tâm ACC 2.2. Các thiết bị của tổ hợp radar Alenia Marconi. (Tham khảo hình Mạng giám sát vùng thông báo bay Hanoi) Tổ hợp radar Alenia Marconi là tổ hợp radar thuộc hệ thống giám sát sử dụng tại sân bay Nội Bài và sân bay Vinh. Tổ hợp gồm những thiết bị sau: Hệ thống radar giám sát sơ cấp và thứ cấp đơn xung PSR/MSSR (Primary Surveillance Radar/ Monopulse Secondary Surveillance Radar) tại sân bay quốc tế Nội Bài . Hệ thống radar giám sát thứ cấp đơn xung MSSR tại sân bay Vinh. Trung tâm xử lí dữ liệu radar RDPC (Radar Data Processing Center) và trung tâm xử lí dữ liệu bay FDPC (Flight Data Processing Center) tại sân bay quốc tế Nội Bài. Trung tâm điều hành không lưu từ xa bao gồm: Trung tâm điều khiển và ra mệnh lệnh không lưu ATC&C (Air Traffic Command & Control), trung tâm hiệp đồng không lực AFCC (Air Force Coordination Center) và trung tâm quản lí không lưu quốc gia NATMC (National Air Traffic Management Center). 2.2.1. Hệ thống anten. Hệ thống anten giám sát sơ cấp và thứ cấp PSR/MSSR tại sân bay quốc tế Nội Bài là thiết bị thuộc họ AMS G-33I. Hệ thống G-33S gồm Anten sơ cấp băng S (2-4GHz) và thứ cấp băng L (1-2GHz). Hệ thống G-33 nâng cao tính năng của radar thứ cấp đơn xung và có kiến trúc gọn nhẹ thuận tiện cho việc lắp đặt hệ thống. Đặc điểm của tổ hợp anten: Hệ thống anten có độ ổn định cao. Kĩ thuật radar đơn xung nhằm nâng cao độ chính xác của góc phương vị. Búp sóng phương vị hẹp để tăng khả năng phân biệt mục tiêu và giảm ảnh hưởng của nhiễu. Tốc độ quay của búp sóng lớn để hạn chế ảnh hưởng của mặt đất. Giản đồ hướng cosec trong mặt phẳng thẳng đứng được hiệu chỉnh để duy trì tỉ số S/N cao đối với các mục tiêu có khoảng cách gần. Radar với chế độ đa phân cực hạn chế ảnh hưởng của thời tiết. 2.2.2. Radar giám sát sơ cấp. Hệ thống radar giám sát sơ cấp AMS ATCR-33S DPC bao gồm radar điều khiển không lưu băng S có thể vận hành kết hợp với các hệ thống ATC tự động hiện đại, đặc biệt là với các thiết bị tại vị trí đầu cuối. Hệ thống ATCR 33S sử dụng các kĩ thuật tiến bộ để có thể hoạt động tại các khu vực không có người điều khiển, sử dụng các bộ trích dữ liệu gắn trong radar, các thao tác điều khiển có thể được thực hiện từ xa, xử lí tự động dữ liệu theo dõi được từ đài radar, truyền được dữ liệu băng hẹp, đạt được chỉ số MTBF (Mean Time Between Failure) cao nhờ việc sử dụng các thiết bị bán dẫn hoá. Hệ thống ATCR 33S DPC có khả năng thu nhận các tín hiệu phản xạ trở về đài như sau: Vùng tạp nhiễu tự do. Nhiễu mặt đất. Tín hiệu phản xạ lần thứ hai từ các mục tiêu có kích thước lớn. Nhiễu khí tượng như mưa tuyết. Vật di chuyển chậm. Nhiễu từ các radar khác và xung không đồng bộ. Sau khi nhận biết được loại tín hiệu phản xạ radar có khả năng tự động lựa chọn cấu hình phù hợp nhất với chế độ vận hành hiện thời trong vùng radar giám sát. Việc lựa chọn này được điều khiển nhờ hệ thống các bản đồ địa lí và một máy tính trong bộ trích dữ liệu mục tiêu được gắn vào trong radar. Đặc điểm chính của ATCR 33S DPC như sau: Anten có độ tăng ích lớn, búp sóng được tạo ra thích hợp để có được chế độ làm việc tốt nhất trong vùng có nhiễu và không có nhiêu. Máy phát bán dẫn có độ ổn định cao. Nhiễu toàn hệ thống nhỏ. Điều khiển độ nhạy thời gian STC (Sensitivity Time Control) theo phương vị và cự li. Loại bỏ nhiễu địa vật theo phương vị và cự li. Sử dụng các dạng sóng khác nhau tuỳ thuộc cự li ngắn hay dài . Có khả năng vận hành trong cả hai chế độ tần số cố định và tần số phân tập. Loại trừ phản xạ do sự truyền lan bất thường. Kênh thời tiết có thể phát hiện 6 cấp độ mưa khác nhau. Modul hoá các khối để báo trì dễ dàng. Khử nhiễu không đồng bộ. Sử dụng mữc ngưỡng thích nghi cho các bộ lọc Doppler để giảm khả năng báo động lầm và ảnh hưởng của nhiễu khí tượng. Lựa chọn bank lọc phù hợp để đáp ứng bank lọc thuộc hệ thống AMTD thay đổi theo mật độ nhiễu địa vật. 2.2.3. Radar giám sát thứ cấp đơn xung. Radar giám sát thứ cấp đơn xung AMS SIR-M là hệ thống dựa trên cơ sở kĩ thuật bán dẫn hoá. Nhờ có cấu trúc modul mà SIR-M có khả năng linh động cao, bởi vậy dễ dàng được được nâng cấp từ radar thứ cấp SSR đơn xung lên radar thứ cấp SSR mode S (Selective Mode) sau này. Đặc điểm chính và chức năng chính của radar thứ cấp đơn xung SIR-M: Hệ thống có cấu hình kênh dự phòng. Khả năng phân biệt mục tiêu theo góc phương vị và cự li cao. Độ phân giải mục tiêu cao. Hoạt động của bộ điều khiển và bộ trích dữ liệu mục tiêu được lập trình. Công suất theo góc phương vị tại đầu ra có ._.thể tự động thay đổi. Máy thu logarit được tự động hoá. Sử dụng thuật toán trích dấu hiệu mục tiêu tự động để có được búp sóng thích hợp. Khối chuyển đổi tự động lựa chọn kênh thích hợp dựa vào các bản tin phân tích trực tiếp. Chỉ số MTBF (Mean Time Between Failure) thấp. Chỉ số MTTR (Mean Time To Repair) thấp. 2.2.4. Khối xử lí RHP (Radar Head Processor). Khối RHP là cốt lõi của hệ thống radar chính (Radar Head) có cấu hình dự phòng nóng. Khối RHP là điểm nút của một mạng truyền tin phức tạp gồm: hệ thống các radar (PSR, SSR, kênh thời tiết), các trung tâm ATC và hệ thống xử lí dữ liệu môi trường. Khối RHP nhận dữ liệu từ radar sơ cấp, thứ cấp thông qua mạng LAN thực hiện chức năng kết hợp và theo dõi dấu hiệu mục tiêu và gửi các dữ liệu đã được xử lí tới phần vận hành. Những dữ liệu này cũng được truyền tới hệ thống kiểm tra và bảo trì cho mục đích bảo trì hệ thống. Các bản tin dự đoán đường bay được gửi tới hệ thống kiểm tra và điều khiển CMS (Control & Monitor System) trong hệ thống radar chính thông qua mạng LAN, và tới CMS trong phần vận hành cũng bằng đường truyền dữ liêu đó cho phép điều khiển toàn bộ hệ thống từ xa. Khối RHP còn nhận từ phân hệ GPS tín hiệu đồng bộ để cung cấp thời điểm đồng bộ cho toàn bộ hệ thống. Nhiện vụ chính của RHP là: Kết hợp các dấu hiệu mục tiêu thu được từ radar sơ cấp và thứ cấp. Loại bỏ các cảnh báo lầm. Xử lí dữ liệu thời tiết. Các tín hiệu tại đầu ra của hệ thống radar theo dõi là các tín hiệu về mục tiêu, quỹ đạo mục tiêu và dữ liệu thời tiết. Những dữ liệu này được truyền thông qua các tuyến nối tiếp (ví dụ modem) tới trung tâm ATC. RHP với cấu hình dự phòng nóng (Master/Slave) đảm bảo khả năng hoạt động ổn định. Khối Master/Slave thực hiện trao đổi dữ liệu với nhau và với các thiết bị khác để có thể chuyển mạch một cách tự động giữa hai khối trong khoảng thời gian rất ngắn khi có sự cố và vẫn đảm bảo sự liên kết dữ liệu tại đầu ra. 2.2.5. Khối kiểm tra và bảo trì RMM (Radar Mainternance Monitor). Khối RMM giúp cho người vận hành có được cái nhìn tổng thể toàn bộ hiện trạng về khả năng hoạt động của hệ thống radar trong những điều kiện khác nhau, trong đó có khả năng vận hành của radar sơ cấp và thứ cấp phát hiện mục tiêu, của bộ trích mục tiêu và thuật toán quét quỹ đạo. Chức năng kiểm tra của khối RMM thông qua mạng LAN hiển thị tất cả các dấu hiệu mục tiêu đến từ khối RHP, các dấu hiệu mục tiêu thu được từ MSSR và PSR và dữ liệu về thời tiết thu được từ kênh thời tiết. Khối RMM còn hiển thị tín hiệu raw video và tín hiệu video đã được tổng hợp trên cùng một monitor. RMM nhận dữ liệu radar được tổng hợp tại chỗ từ khối RHP và tín hiệu raw video (gồm các xung phương vị và xung chính hướng bắc), các sơ đồ thời tiết lấy trực tiếp từ ATCR 33S DPC và MSSR. Tại cùng một thời điểm, RMM quản kí nhiều tín hiệu raw video nhờ hệ thống cáp nối trực tiếp tới các thiết bị radar. Tín hiệu đã tổng hợp và các tín hiệu raw video cùng được hiển thị để có thể so sánh giữa việc phát hiện mục tiêu (thể hiện qua raw video) và việc trích vị trí dấu hiệu mục tiêu (thông qua dữ liệu tổng hợp). 2.2.6. Hệ thống kiểm tra và điều khiển từ xa RCMS (Remote Control & Monitoring System). RCMS có giao diện thân thiện với người vận hành, cho việc kiểm tra và điều khiển toàn bộ hệ thống. Khối RCMS nối trực tiếp với mạng LAN. Khối RCMS thực hiện giám sát và điều khiển các thiết bị sau: PSR (Radar giám sát sơ cấp). MSSR (Radar giám sát thứ cấp). RHP (Khối xử lí tin radar cấp 2). RMM (Khối kiểm tra và bảo trì). Bản tin về trạng thái hệ thống bao gồm trạng thái vật lí và logic nhận được thường xuyên thông qua mạng LAN. Phương pháp điều khiển được thực hiện bằng cách gửi địa chỉ bản tin tới các thiết bị đặc biệt để kích hoạt các thủ tục có liên quan. 2.2.7. Phân hệ xử lí đầu vào dữ liệu radar RADIN (Radar Data Input Processing Subsystem). Phân hệ Radin thu và xử lí dữ liệu về mục tiêu và quỹ đạo mục tiêu từ 6 đài radar khác nhau bao gồm: Quỹ đạo mục tiêu và dữ liệu thời tiết thu từ khối xử lí radar RHP tại Nội Bài. Dữ liệu của radar thứ cấp đơn xung MSSR thu từ khối RHP tại Vinh. Dữ liệu của radar thứ cấp đơn xung Thomson RSM 970 đặt tại Vũng Chua. Dữ liệu thu từ radar sơ cấp và thứ cấp đơn xung Thomson RSM 970 và TRAC 2000 tại Tân Sơn Nhất. Dữ liệu thu từ radar sơ cấp và thứ cấp đơn xung Thomson RSM 970 và TRAC 2000 tại Sơn Trà. Dữ liệu radar thu từ khối xử lí radar RHP tại Nội Bài và Vinh có định dạng Asterix, trong khi dữ liệu thu từ 3 đài radar Thomson có định dạng AIRCAT. Do đó, dữ liệu từ các đài radar Thomson phải tiền xử lí tại thiết bị chuyển đổi giao thức MPC (Multi Protocol Converter), từ giao thức Aircat sang Asterix. Dữ liệu tại đầu ra của phân hệ Radin được đánh địa chỉ qua mạng Dual LAN, tới phân hệ RDP nhằm kết hợp quỹ đạo theo dõi được từ nhiều radar, và qua mạng DARD LAN tới khối hiển thị, nhằm hiển thị dữ liệu radar trên các monitor tại ACC, APP, TWR trong trường hợp mạng LAN ATC hay RDP bị hỏng. Phân hệ GPS Clock nhằm đồng bộ hoá các Host Computer thuộc mạng Dual LAN ATC. Phân hệ gồm một khối đồng bộ với thời gian chuẩn được cung cấp bởi bộ dao động thạch anh (thiết bị DEC-9G do SITTI Subcontractor cung cấp). Khối đồng bộ được nối với một bộ thu GPS thông qua đường truyền RS 422, cung cấp tín hiệu đồng bộ. 2.2.8. Phân hệ xử lí dữ liệu radar (RDP), cảnh báo xung đột không lưu (TCA) và xử lí ghi & phát lại (RPB). Phân hệ RDP/TCA/RBP nhận và xử lí dữ liệu từ khối RADIN thông qua mạng Dual LAN ATC. Dữ liệu tại đầu ra của các phân hệ RDP, TCA, RPB được gửi tới khối hiển thị thông qua mạng Dual LAN ATC. Dữ liệu MRT được gửi tới 3 trung tâm hiệp đồng bay từ xa thông qua đường truyền nối tiếp cho phép những vị trí RATMCC có thể bao quát toàn bộ hoạt động không lưu dân dụng cũng như quân sự trong vùng FIR do Việt Nam kiểm soát. Các chức năng chính của phân hệ này là: Xử lí dữ liệu radar thông qua mạng LAN. Kết hợp quỹ đạo của mục tiêu theo dõi được từ nhiều đài radar để tạo thành hình ảnh tổng hợp và được đưa tới khối hiển thị qua mạng Dual LAN. Xử lí phân tích xung đột trong thời gian ngắn (các xung đột giữa máy bay và máy bay), thông báo độ cao an toàn tối thiểu (liên quan tới xung đột giữa máy bay và mặt đất) và cảnh báo vùng xâm phạm nguy hiểm (liên quan tới xung đột giữa máy bay và vùng cấm bay) nhờ chức năng theo dõi của nhiều đài radar và gửi các cảnh báo có liên quan đến tình trạng xung đột không lưu tới khối hiển thị. Kết hợp dữ liệu về quỹ đạo theo mode C với quỹ đạo theo dõi được bởi toàn hệ thống. 2.2.9. Khối xử lí dữ liệu bay FDP (Flight Data Processing). Hệ thống FDP (flight data processing) là 1 hệ thống kép dựa trên kiến trúc mở, nó xử lí dữ liệu kế hoạch bay và các thông tin khác có liên quan để cung cấp cho người kiểm soát không lưu biết được tiến trình của các chuyến bay, theo các điều luật ICAO PANS-RAC 4444. Nó có 1 đơn vị hoạt động chính và 1 đơn vị dự phòng, để đảm bảo phục vụ liên tục trong trường hợp có lỗi đơn khi xử lí. FDP nhận và xử lí thông tin về kế hoặch bay từ mạng AFTN và thông tin về dấu hiệu mục tiêu từ RDP thông qua mạng Dual LAN ATC. Dữ liệu tại đầu ra khối FDP (các thông tin về kế hoặch bay đã được xử lí) được gửi tới khối điều khiển thông qua mạng Dual LAN ATC và sử dụng các tuyến truyền nối tiếp từ AFCC để truyền luồng dữ liệu FDP từ các FDP server tới vị trí FO của trung tâm hiệp đồng. Khối AMS sẽ cho biết cách thức thực hiện việc kết nối ngay khi các giao thức khuôn dạng dữ liệu đã được truyền Các chức năng chính của FDP: Xử lí dữ liệu về môi trường. Hệ thống FDP có cơ sở dữ liệu lưu trữ tất cả các dữ liệu về môi trường (về địa lí cũng như quá trình bay của máy bay). Các thông tin này cần thiết cho các dịch vụ khác. Quá trình xử lí bản tin.(Message handling) Chức năng này kết hợp với tổng đài với các đơn vị ở bên ngoài hệ thống. Nó cho phép tự động gửi ,nhận, lưu trữ, tách, hiển thị và truyền đi các bản tin ATS trong thời gian thực, các bản tin MET/AIS, các bản tin phối hợp và khai báo, ... Quá trìng xử lí dữ liệu bay ban đầu.(IFDH) Chức năng này liên quan tới quá trình khởi tạo và chỉnh sửa ban đầu của 1 SFPL. Trước khi SFPL chuyển sang trạng thái “active”. Quá trìng xử lí dữ liệu quá trình bay.(FPDH) Chức năng này liên quan tới quá trình chỉnh sửa dữ liệu của SFPL sau khi nó chuyển tới trạng thái “active” cho tới trạng kết thúc. Dự báo đường bay. Mục đích của chức năng này là dự báo toàn bộ đường bay của 1 chuyến bay trong biên giới của không phận kiểm soát. Đường bay này xác định các mốc địa lí bay qua và phát hiện các sự kiện liên kết với chu kì sống của SFPL. Hơn nữa, đường bay dự báo được sử dụng bởi các chức năng phụ, ví dụ như chức năng giám sát đường bay chuẩn giống như là thông tin đầu vào sơ cấp. Phân phối. Chức năng này liên quan tới việc phân phối các dữ liệu SFPL tới các nơi nhận (CWP, AWP,...) khi xảy ra các sự kiện có ý nghĩa. Phân công và quản lí các mã SSR. Mục đích của chức năng này là xử lí điều khiển các mã SSR theo chuẩn ICAO ORCAM (Originating Region Code Assignment Method). Sự tương quan SFPL/Track. Chức năng này liên kết logic giữa dữ liệu giám sát tương ứng của 1 track với 1 SFPL. Sự phối hợp. Chức năng này cho phép phối hợp ground-ground bằng việc thực hiện một bản tin OLDI( online data interchange) giữa các đơn vị ATS. 2.2.10. Hệ thống hiển thị hoạt động. Hệ thống này gồm có: a/ Vị trí làm việc của người điều khiển radar. Khối CWP (Control Working Position) là nhân tố chính của giao diện người máy trong môi trường hoạt động ATC với các thiết bị đồ hoạ hiện đại nhằm thuận tiên cho hoạt động điều khiển. Khối CWP lựa chọn kiến trúc hệ thống mở. Khối CWP đáp ứng các yêu cầu vận hành tại các vị trí làm việc của người điều khiển. Nó có khả năng thực hiện chức năng điều khiển cả trong vùng phủ sóng hay không phủ sóng của radar. Khối CWP có thể được vận hành chỉ bởi một người điều khiển, vì mục đích này mà hầu hết các thiết bị đầu vào đều được liên kết với khối hiển thị đồ hoạ. Chức năng chính của CWP là: Quản lí thiết bị hiển thị như cửa sổ, màn hình, các hộp thoại. Quản lí tình trạng lưu lượng: tình trạng về lưu lượng hiện tại và trong tương lai gần dựa trên các thông tin có liên quan đến kế hoặch bay và sự ngoại suy trong một quá trìmh ngắn. Những dữ liệu liên quan tới tình trạng lưu lượng hiện tại và dữ liệu về mục tiêu và quỹ đạo bay, kế hoặch bay và các cảnh báo. Quản lí dữ liệu liên quan tới không phận. Quản lí dữ liệu liên quan tới khí tượng. Quản lí dữ liệu giám sát. b/ Vị trí vận hành kế hoặch FPW. Vị trí FPW cũng giống như CWP là một phần của vị trí điều khiển không lưu. Vị trí này được thực hiện bởi người quản lí kế hoặch bay có trách nhiệm bổ sung sửa đổi kế hoặch bay và dữ liệu MET/AIS, nhận và truyền các bản tin AFTN, tạo các bản tin AFTN và truyền chúng tới các địa chỉ AFTN bên ngoài. Các chức năng chính là: Hiển thị kế hoặch bay và dữ liệu MET/AIS. Nhập các dữ liệu và kế hoặch bay phù hợp với các tiêu chuẩn của ICAO. Quản lí hệ thống cơ sở dữ liệu kế hoặch bay. Hiệu chỉnh các bản tin có lỗi. Nhận và gửi các bản tin AFTN. Từ vị trí FO, hệ thống quản lí dữ liệu hàng không cho phép quản lí cơ sở dữ liệu về môi trường kế hoặch bay, cung cấp chuỗi các nhân tố cho phép người sử dụng tìm kiếm, theo dõi dữ liệu, thêm, xoá hay cập nhật dữ liệu và thực hiện việc kiểm tra toàn bộ dữ liệu. c/ Hệ thống quản lí điều khiển CMS. Với mục đích có được cái nhìn toàn bộ về tình trạng hoạt động của hệ thống, người vận hành CMS được trang bị hệ thống quản lí, điều khiển để kiểm tra thường xuyên sự vận hành của các thiết bị cấu thành hệ thống. Tất cả các chức năng mà các nút trong hệ thống đảm nhận được gửi tới CMS dưới dạng một tập tin gọi là bản tin trạng thái (Status Message). Những thông tin này bao gồm: Tình trạng chế độ vận hành (Master, Master/Slave, Master-Alone). Tình trạng vật lí của các tuyến nối thông tin (như tuyến nối giữa radar và hệ thống điều khiển từ xa). Tình trạng vật lí của các thiết bị ngoại vi (như đĩa cứng) Hệ thống CMS với kiến trúc modul gồm các máy tính được nối trực tiếp với mạng LAN. Vị trí vận hành CMS có thể thực hiện chức năng giám sát các hoạt động của hệ thống cũng như chức năng giám sát kĩ thuật. Mỗi chức năng có một tập hợp lệnh mà người sử dụng được phép đưa ra đối với hệ thống ATC. Thêm nữa, vị trí vận hành CMS cũng có thể chức năng giám sát toàn cầu, với chức năng này người sử dụng có thể đưa ra tất cả các loại mệnh lệnh đối với hệ thống ATC. Hệ thống CMS được nối với các vị trí khác của trung tâm ACC thông qua mạng LAN. Ngoài ra CMS còn có thể chuyển đổi các bản tin thông qua các tuyến nối tiếp liên kết khối RADIN với khối RHP. d/ Bộ tạo bản đồ. Bộ tạo bản đồ của sổ X (X-Window Map Generator) là sản phẩm ứng dụng phần mềm tạo ra các bản đồ trong môi trường UNIX. Với hệ thống OPS tại nội bài thì phần mềm XMG được sử dụng trong trạm vận hành quan sát. Phầm mềm XMG có nhiệm vụ: Cấu trúc nên cơ sở dữ liệu cố định (được xác định là một tập hợp những điểm trong vùng FIR tạo nên các datamark). Tạo các bản đồ có sự tương tác trong suốt một hoặc nhiều phiên làm việc. Tạo các file kí hiệu hệ thống để mô tả dữ liệu bản đồ. Tạo ra các bản tin ứng dụng TCA để thực hiện chức năng cảnh báo xung đột không lưu. 2.2.11. Phân hệ truyền dẫn dữ liệu. Các chức năng RDP/RPB/TCA được thực hiện thông qua cặp Compaq Server có cấu hình dự phòng, thực hiện nhận và xử lí dữ liệu radar từ phân hệ RADIN thông qua mạng Dual ATC. Chức năng FDP cũng gồm hệ thống Compaq Dual Server nhận và xử lí thông tin về kế hoặch bay từ đường truyền AFTN và thông tin quỹ đạo mục tiêu từ RDP thông qua Dual LAN ATC. Chức năng FDP cũng quản lí các bản tin chuyển đổi qua những tuyến nối OLDI với những trung tâm bên cạnh. Mạng LAN thứ 3 (DARD LAN), dữ liệu radar truy nhập trực tiếp nhằm đảm bảo truyền dẫn dữ liệu của radar tới các khối thuộc ACC, APP, TWR ngay cả khi mạng Dual LAN hay RDP gặp sự cố. Tuyến nối giữa những vị trí TWR/APP với các nut khác của hệ thống là cáp quang. Trung tâm hiệp đồng quản lí không lưu từ xa RATMCC thực hiện chức năng hiệp đồng không lưu thông qua các tuyến nối tiếp cho phép luồng dữ liệu MTR từ khối RDP tới trạm vận hành RATMCC. Một cấu hình tương tự cũng được lựa chọn để thông báo kế hoặch bay cho vị trí hiển thị kế hoặch bay AFCC. Việc thiết kế và nâng cấp tất cả các phân hệ và lựa chọn các tiêu chuẩn sử dụng các yếu tố: Hệ điều hành: UNIX và Window NT. Đồ hoạ: X-Window,MOTIF. Giao diện: SCSI/IDE. Giao diện nối tiếp: RS-232 và giao thức HDLC. Ngôn ngữ lập trình: ANSI C, ADA/C++. Khuôn dạng kế hoặch bay: chuẩn ICAO Doc.4444 và chuẩn Châu Âu. Khuôn dạng truyền dữ liệu: Asterix. Chương 3: Tổng quan hệ thống radar thứ cấp. 3.1. Các khái niệm cơ bản 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống Hệ thống radar thứ cấp gồm đài radar thứ cấp đặt dưới mặt đất và máy phát đáp Transponder đặt trên máy bay. Giải mã Tìm mã trả lời Mã hoá Máy thu 1090MHz Máy phát 1030MHz Chuyển mạch thu/phát Anten Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quan hệ Transponder. Trạm radar thứ cấp dưới đất có thể chia làm 5 phần: Phân hệ máy phát có các khối: tạo mã hỏi, tiền điều chế, tạo dao động phát, điều chế, khuyếch đại công suất phát. Phân hệ máy thu có các khối: khuyếch đại cao tần, trộn tần, khuyếch đại trung tần, tách sóng, khuyếch đại video, tạo dao động ngoại sai, giải mã trả lời. Phân hệ điều khiển và hiển thị: tạo nhịp đồng bộ, máy tính điều khiển, màn hiển thị thông số. Phân hệ anten: chuyển mạch thu phát, anten. Phân hệ nguồn. Anten Chuyển mạch thu/phát KDCS phát Điều chế Trộn tần KD cao tần phát Tạo mã hỏi Tiền điều chế KD trung tần Tạo nhịp đồng bộ KD video Tách sóng Hiển thị thông số Giải mã trả lời Tạo sóng mang Tạo dao động ngoại sai Máy tính điều khiển Nguồn Hình 3.2 Sơ đồ khối tổng quát trạm radar dưới đất. 3.1.2 Nguyên lí làm việc Muốn biết thông tin về máy bay là dân sự hay quân sự, mã hiệu (tên) gì, đang ở độ cao bao nhiêu...đài radar thứ cấp cần phát đi tín hiệu hỏi thuộc mode hỏi tương ứng. Mode hỏi là các xung có độ rộng xung và khoảng cách xung tuân theo quy luật cụ thể ứng với mục đích hỏi. Tổ hợp này thông thường gồm 3 xung P1, P2 và P3 có cùng độ rộng xung 0.80.1ms. Trong đó P2 chậm sau P1 khoảng 2ms và giữ vai trò là xung kiểm tra, khảng cách P1-P3 hình thành nên mode hỏi. Các xung này được tạo ra bởi khối chức năng tạo mã hỏi và tiền điều chế, có tần số thấp, không thể truyền lan xa trong không gian nên bắt buộc phải đổi lên cao tần nhờ điều chế với sóng mang cao tần (1030MHz), sau đó phát qua anten định hướng đến Transponder trên máy bay. Để làm việc này các xung hỏi tần thấp lần kượt được gia công trong các tầng điều chế, khuyếch đại công suất rồi chuyển đến phân hệ Anten. Việc điều chế thường phải trải qua 2 bước sau: Bước một điều chế ra tín hiệu xung cao tần 1030MHz. Bước hai sẽ cắt gọt sườn xung cao tần để có được độ rộng và độ dốc sườn xung thoả mãn yêu cầu kĩ thuật. Tầng KDCS sẽ khuyếch đại công suất phát tín hiệu sao cho phù hợp với yêu cầu về tầm phủ sóng trong không gian tương ứng với địa hình hoạt động cụ thể. Việc điều chỉnh KĐCS do chương trình được lập trình trong máy tính điều khiển đảm nhiệm. Trước khi chính thức đưa vào vận hành tại một địa điểm xác định, người ta sẽ tiến hành khảo sát địa hình không gian xung quanh (trong mặt phẳng phương vị) để biết được các vị trí địa vật lồi lõm gây lệch đường truyền tín hiệu, tạo ra các tia phản xạ không mong muốn (nó làm cho đài radar xác định nhầm vị trí mục tiêu trả lời). Căn cứ vào đó người ta lập trình chương trình điều khiển mức công suất phát ra trong mỗi sector trong mặt phẳng phương vị sao cho giảm thiểu các ảnh hưởng xấu do địa vật gây nên. Máy bay được hỏi bởi tia trực tiếp Máy bay được hỏi bởi tia phản xạ có công suất đủ lớn sẽ trả lời và gây ra hiện tượng bóng ma Giảm công suất trong vùng có địa vật gây phản xạ sẽ giảm sự phản xạ và loại trừ hiện tượng bóng ma Giả Vị trí thật Địa vật gây phản xạ Hình 3.3 Điều chỉnh công suất phát theo địa vật quanh đài. Anten của trạm mặt đất thực hiện cả phát tín hiệu hỏi lẫn thu tín hiệu trả lời từ máy bay. Nguyên tắc thu phát tin là qua các búp sóng chính có tính định hướng cao. Transpondor trên máy bay khi thu được tín hiệu hỏi là các xung cao tần phát từ đài radar thứ cấp sẽ thực hiện kiểm tra, xử lí, giải mã tín hiệu này rồi tìm mã trả lời tương ứng để phát đáp thông qua anten thu phát vô hướng. Tần số tín hiệu trả lời là 1090MHz. Trở lại trạm radar mặt đất, thông tin trả lời từ transponder thu qua anten thứ cấp sẽ được xử lí qua các công đoạn KDCT, trộn tần với dao động nội trong máy thu để đổi về trung tần, khuyếch đại trung tần rồi tách sóng, tách ra tín hiệu video cũng như tín hiệu trả lời, gửi vào phân hệ điều khiển và hiển thị để có những thông tin mong muốn. Quá trình xử lí trong máy thu là quá trình xử lí tín hiệu tương tự. Các tín hiệu tương tự này sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số và được xử lí tại khâu cuối trong phân hệ điều khiển và hiển thị. Phân hệ điều khiển và hiển thị giữ vai trò trái tim. Nó thực hiện chuyển đổi A/D để kiểm tra, xử lí các thông tin tách được trong máy thu, cho ra kết quả cuối cùng và đưa lên hiển thị cũng như chuyển giao kết quả này đến các bộ phận liên quan cần thiết. Phân hệ này không những cấp tín hiệu đồng bộ hoạt động giữa khối thu và khối phát mà còn thực hiện phân tích tín hiệu thu, tín hiệu phát để có những thông tin về trạng thái hoạt động của các phân hệ chức năng từ đó tạo ra tín hiệu điều khiển điều khiển trở lại tác động vào các phận hệ này để ổn định hoạt động của trạm mặt đất cũng như đưa ra các cảnh báo khẩn cấp khi có sự cố về thiết bị. Để đảm bảo an toàn cũng như tính liên tục trong hoạt động, trạm radar mặt đất có cấu trúc dự phòng cho cả phân hệ phát, phân hệ thu và phân hệ điều khiển. 3.1.3 Các Mode cơ bản của radar Thứ cấp 3.1.3.1 Các đặc trưng của tín hiệu hỏi Tần số sóng mang : 1030MHz0.2MHz. Tính chất phân cực : phân cực đứng. Dạng điều chế : điều chế xung. Các mode hỏi : có 7 mode hỏi là mode1, mode 2, mode3/A, mode B, mode C, mode D và mode S. Để mỗi đài SSR phân biệt được các tín hiệu trả lời mong muốn tương ứng với tín hiệu hỏi của đài với các tín hiệu trả lời tương ứng với các tín hiệu hỏi từ đài khác, mỗi trạm SSR ở mặt đất được đăng kí làm việc ở một tần số Ft quy định. Nhờ vậy dễ dàng lọc bỏ được các tín hiệu trả lời không đồng bộ với tín hiệu trả lời đồng bộ với tín hiệu của đài SSR. MODE A MODE C P1 P2 P231 P1 P2 P3 2ms 2ms 21ms 8ms Hình 3.4 Minh hoạ Mode. Mode hỏi tmode(ms) tx(ms) Chức năng Sử dụng 1 30.1 0.80.1 Bảo vệ Quân sự 2 50.1 0.80.1 Bảo vệ Quân sự 3/A 80.1 0.80.1 Nhận dạng QS/Dân sự B 170.1 0.80.1 Nhận dạng Dân sự C 210.1 0.80.1 Độ cao QS/DS D 250.1 0.80.1 Chưa xác định DS Bảng 3.1 Cho biết tmode xác định khoảng cách xung P1-P3, độ rộng xung tx của các mode. 3.1.3.2 Các đặc trưng tín hiệu trả lời Tần số sóng mang : 10903 MHz. Tính chất phân cực : phân cực đứng. Dạng điều chế : điều chế xung. Các mã trả lời Mỗi tổ hợp mã bao gồm 2 xung khung F1, F2 và các xung mang thông tin nằm giữa chúng. Khoảng cách giữa 2 xung khung luôn luôn là tkhung=20.3ms. Trong khoảng cách đó có 13 vị trí cách đều nhau 1.45ms (=1/14tkhung) trừ vị trí giữa khung không có xung, còn 12 vị trí còn lại có thể có hoặc không có xung thông tin tuỳ thuộc vào thông tin chung của tổ hợp mã trả lời. Tổ hợp mã trả lời được sắp xếp theo thứ tự của 4 tổ hợp con {A}, {B}, {C}, {D}. Mỗi tổ hợp con đều là tổ hợp mã 3 bit nhị phân {A1, A2, A4}{B1, B2, B4}{C1, C2, C4}{D1, D2, D4} có phân bố vị trí đan xen nhau trong tín hiệu trả lời theo quy định như hình 3.5. Như vậy mỗi tổ hợp con 3 số nhị phân nằm trong khoảng [000,111] khi chuyển sang hệ thập phân sẽ tương ứng trong khoảng [0,7]. Ví dụ: {A}, {B}, {C}, {D}={0,1,0}, {1,0,1}, {0,1,0}, {1,1,1}=2527. F1 C1 A1 C2 A2 C4 A4 X B1 D1 B2 D2 B4 D4 F2 Vị trí trống 20.3ms 0.45ms 1.45ms F1 0 0 1 1 0 0 X 1 1 0 1 1 1 F2 Hình 3.5 Tổ hợp mã xung trả lời. Như vậy từ 12 vị trí (không kể vị trí giữa) sẽ tạo thành 212=4096 tổ hợp mã. Nếu thêm xung thông tin ở vị trí giữa (X) thì tạo được 213=8192 tổ hợp mã khác nhau. Hiện các xung {C}, {D}, X chỉ sử dụng cho mục đích kiểm tra một số tổ hợp mã đặc biệt. 7700 – Máy bay cần cấp cứu 7600 – Máy bay hỏng thông tin liên lạc 7500 – Máy bay bị không tặc Khi kiểm soát viên không lưu có thêm yêu cầu nhận dạng máy bay thì trong tổ hợp mã trả lời xuất hiện thêm xung nhận dạng (SPI – Special position dentification) ở phía sau và cách xung khung một khoảng 4.32ms. 3.1.4 Giải mã thời gian thực Mọi câu trả lời từ Transponder có dữ liệu được mô tả trong một số hoặc tất cả 12 vị trí xung thông tin giữa hai xung khung F1 và F2. Độ dài khung luôn là 20.3ms. Cặp xung hỏi nhận được (P1, P3) được phân tích bởi transponder và nó sẽ tạo câu trả lời sau 30.5ms sau khi nhận được xung P3. Bộ giải mã gồm các mạch làm trễ xung vào 20.3ms và tìm kiếm xung đi đôi với nó sau khoảng trễ này (cặp xung F1/ F2). Mỗi xung vào F1 đi đôi với xung F2 sau 20.3ms. Nếu có sự trùng khớp giữa F1 và F2 thì hệ thống hiểu là câu trả lời từ transponder đúng bất kể là mã gì và bộ giải mã sẽ cho ra 1 xung có độ rộng 1ms. Nếu transponder tiếp tục trả lời thì sự trùng khớp sẽ được phát hiện và bộ giải mã cho một xung ra. Các xung ra này, xác định là có mục tiêu, và được gửi tới màn hiển thị hiện lên là 1 cung sáng nhỏ trong thời gian thực. Cung sáng hiện lên trong suốt thời gian chiếu rọi và mục tiêu. Do đó ta có được dấu hiệu về mục tiêu như là khoảng cách và góc phương vị. Dữ liệu mã trong cặp xung khung được lấy ra thế nào? Có một thiết bị gọi là “light pen”. Nó giống như 1 cây bút ngoại trừ là nó dùng để đọc! Đầu bút là một cảm biến tác động rất nhanh. Khi xung sáng đầu tiên hiện lên, tế bào cảm nhận được và lập tức phát ra một xung nhấn, rồi một xung cổng hình thành để bắt lấy câu trả lời lặp lại từ transponder. Xung cổng này có tác dụng ngăn cách câu trả lời này với câu trả lời khác trong khoảng thời gian hỏi. Bởi vì thời gian lặp lại câu hỏi được biết trước, cho nên xung cổng sẽ xuất hiện cùng lúc với câu trả lời tiếp theo từ transponder. Xem hình 3.6 T T 3 2 1 Thời gian hỏi Mục tiêu trả lời Light pen Xung trễ Xung cổng Trùng xung F1/F2 Hình 3.6 Sự phát xung cổng giải mã thời gian thực, dùng để ngăn cách các câu trả lời. Light pen sẽ cảm biến khi xuất hiện sự trùng lập F1/F2. Light pen chỉ bắt các xung trả lời của cùng một transponder. Trong thời gian của xung cổng thì 12 vị trí xung trong khung được kiểm tra. Nếu một xung xuất hiện tại vị trí xung nào đó thì nó được phân chia vào các nhóm xung A,B,C,D. Mạng tính toán sẽ tính các giá trị kí hiệu xung trong mỗi nhóm và cho kết quả về dấu hiệu của mục tiêu. Quá trình này gọi là giải mã chủ động thời gian thực. Sau khi có được mã theo phương pháp chủ động, người điều hành sẽ thiết lập một bộ lọc mã bị động. Nó gồm 5 chuyển mạch lựa chọn. Một cái dùng để lựa chọn mode, bốn cái còn lại là bản sao của chúng được sử dụng trên transponder để lựa chọn mã trong vị trí đầu tiên. Nếu mã được xác định theo phương pháp chủ động là: modeA, 2235 thì các chuyển mạch của bộ lọc bị động sẽ được thiết lập tương ứng. Tất cả các câu trả lời có nội dung mã như trên sẽ được đi qua bộ lọc. Quá trình này như là việc cho chìa khoá vào ổ khoá. Nếu đúng khoá thì cửa mở ra. Mỗi khi mã này được đi qua, bộ lọc phát 1 xung ra riêng để xác định là có mục tiêu. Vì vậy câu trả lời được tách từ bộ lọc là hai xung sáng, xung này ngay sau xung kia (khoảng 3 lần thời gian của xung). Theo phương pháp này thì một mục tiêu độc lập sẽ được phân biệt trong một nhóm các mục tiêu. Quá trình này gọi là giải mã bị động thời gian thực. 3.1.5 Giải mã và tách dữ liệu tự động Phương pháp này cho kết quả là hiển thị mục tiêu không theo thời gian thực nhưng nó cho phép người dùng có thể đọc, trực tiếp từ màn hình, tất cả các dữ liệu liên quan. Các dữ liệu gồm có: vị trí, nhận dạng, độ cao và lịch sử của mục tiêu.Có rất nhiều thiết bị được sử dụng và được chỉ ra trong hình 3.7 Quá trình vận hành được mô tả như sau. Câu trả lời được đưa tới bộ giải mã theo thời gian thực. Chúng được kiểm tra xem có phù hợp với định dạng chuẩn quốc tế sau đó được xác định là mã có giá trị. Các mã được đưa tới một bộ định dạng mẫu dữ liệu (partical plot former). Tại đây chỉ các câu trả lời tương ứng với câu hỏi của nó mới được lưu trữ, những câu hỏi khác bị loại bỏ. Việc này được thực hiện bằng xử lí tương quan khoảng cách và chỉ những câu hỏi có cùng khoảng cách được giữ lại làm dữ liệu. Các mẫu dữ liệu được đưa tới bộ định dạng dữ liệu có hiệu lực (valid plot former). Tại đây quá trình mục tiêu được quét bởi búp sóng anten được kiểm tra, sử dụng sự tương thích về góc phương vị. Trong quá trình xử lí, góc phương vị của mục tiêu được tính toán và việc kiểm tra đạt được độ tin cậy cho phép thì khối này sẽ cho tín hiệu ra. Tín hiệu ra là dạng số, nó mô tả khoảng cách, góc phương vị, độ cao, và mã của mục tiêu (và mode hỏi). Tín hiệu số được tập hợp theo một định dạng chuẩn để truyền dẫn như là bản tin số nối tiếp. Định dạng này cho phép bộ nhận dữ liệu hiểu được ý nghĩa của các chuỗi số ‘0’ và ‘1’. Tại nơi nhận đầu cuối của tuyến truyền dẫn mỗi bản tin đi qua xử lí lựa chọn “sorting”. Các dữ liệu về khoảng cách, góc phương vị được đưa tới máy phát hiển thị vị trí (position generator) và chuyển dạng từ R,q sang giá trị điện thế làm lệc X,Y, nên vị trí mục tiêu sẽ hiển thị là một kí hiệu trên màn hình. Các dữ liệu mã thì được đưa vào bộ phát kí tự (charater generator), bộ này sẽ viết ra các kí tự Alphanumeric ngay bên cạnh kí hiệu vị trí của mục tiêu. Kết hợp với bộ xử lí lựa chọn là bộ xử lí lưu trữ (storage process). khi có plot (dữ liệu về khoảng cách và góc phương vị) mới vào hệ thống thì các plot cũ sẽ được hiển thị là một chấm nhỏ theo sau kí hiệu vị trí. Vì vậy một máy bay có quỹ đạo thẳng sẽ hiển thị trên màn hình là 1 kí hiệu và theo sau khoảng 5 chấm sáng. Mạng này cho ta các dữ liệu sau, cập nhật tại mỗi vòng quay của anten: Vị trí (mô tả là hình vuông, tròn, thoi,..., kí hiệu) Vị trí trước đó (mô tả là các chấm sáng) Mode và mã (một kí tự kèm theo 4 số, ví dụ: A 2201) Độ cao (3 chữ số, mô tả độ cao của mục tiêu tới hàng trăm feet). Câu hỏi vào Giải mã Định dạng các mẫu plot Định dạng plot có hiệu lực Định dạng dữ liệu ra Truyền dẫn (modem) R,q Dữ liệu vào R,q,Mode,Code,Độ cao Tương quan Có hiệu lực Tương quan Bộ phát kí tự Bộ phát vị trí (X,Y) Lựa chọn dữ liệu modem A2201 155 Tuyến truyền dẫn Hình 3.7 Hệ thống giải mã và tách dữ liệu tự động. 3.1.6. Tính toán khoảng cách của radar thứ cấp 3.1.6.1. Khoảng cách đường lên St: mức công suất tín hiệu nhỏ nhất yêu cầu tại đầu vào transponder Gt: tăng ích anten của transponder Pi: công suất hỏi đỉnh tại anten trạm hỏi (interrogator) Gi: Tăng ích anten của interrogator Mật độ công suất nhận được tại transponder là: At: diện tích hiệu dụng của anten transponder Công suất nhận được tại transponder là: Trong đó li là bước sóng hỏi. Do đó: Để có khoảng cách cức đại (Ri(max)) thì mức công suất đầu vào transponder là nhỏ nhất (St). Ta có: Khoảng cách hỏi cực đại đạt được là: Trong thực tế còn có các suy hao mất mát sau: Li: suy hao giữa interrogator và anten của nó Lt: suy hao giữa transponder và anten của nó La: suy hao trong khí quyển Vậy khoảng cách đường lên cực đại được tính như sau: 3.1.6.2. Khoảng cách đường xuống Trong đó: Pt: công suất ra đỉnh của transponder tính theo watts Gt: tăng ích anten của transponder Gi: Tăng ích anten của interrogator lr là bước sóng trả lời từ transponder Sr: công suất tín hiệu nhỏ nhất tại anten thu của trạm mặt đất Li, Lt, La: là suy hao trên đường truyền tín hiệu * Các tiêu chuẩn ICAO. Công suất phát hiệu dụng ERP (effective radiated power) không được lớn hơn 52.5dBW. Nếu tăng ích của anten là 23dB (200 lần) thì công suất của máy phát không được lớn hơn 52.5-23=29.5dBW (891.3W). Do đó có thể viết lại Mức tín hiệu yêu cầu tại transponder để kích thích trả lời, St ICAO quy định cả hai xung hỏi (P1,P3) nhận tại transponder thường là -71dBmW (=-101dBW=0.810-10W) với giới hạn trong khoảng ._. thời đưa tới đầu ra J1-A6/2KWp Tx (không sử dụng) và tới mạch điều khiển cho ra tín hiệu điều chế với các xung dãn RF đến từ khối điều khiển & phát xung kiểm tra. Hình 4.2.2 chỉ rõ định thời các tín hiệu trong khối 2KWp Tx Các xung RF điều chế thu được sau bộ điều chế được khuyếch đại công suất. Các xung RF khuyếch đại công suất đi qua mạch truyền circulator (có vai trò bảo vệ bộ khuyếch đại công suất) rồi đưa tới mạch chia hybrid HY1. Mục đích của mạch HY là cung cấp các xung có cùng công suất tại đầu vào của 2 bộ khuyếch đại tương đương nhau. Các mạch chia HY2, HY3 lại thực hiện chia tín hiệu tới từ HY1. Sau đó các tín hiệu lại được điều chế, điều khiển bởi mạch điều khiển, và lại được khuyếch đại công suất. Các tín hiệu điều khiển từ hệ điều khiển/tách tới mạch điều khiển để điều khiển công suất phát. 0.8ms P1,P2,P3 từ C/E (J1-A5/2KWp Tx) P1,P2,P3 dãn (J5/2KWp Tx) P1,P2,P3 trễ (J1-A6/2KWp Tx) P1,P2,P3 dãn điều chế RF (J2/Driver & TG) P1,P2,P3 trễ điều chế RF (J4/2KWp Tx) 2ms 1.2ms 0.8ms Hình 4.2.2 Định thời các tín hiệu trong khối 2KWp Tx. Trong thiết bị SIR-M (danh định 2KWp) có thể lựa chọn 4 mức công suất phát: 0dBm = 0Wp = không có bộ KDCS RF nào làm việc (mức suy giảm Ơ) 51.1 dBm = 120Wp = một bộ KDCS RF làm việc ( mức suy giảm -12dB) 55.5dBm = 360Wp = hai bộ KDCS RF làm việc ( mức suy giảm -6dB) 59.9dBm = 980Wp = ba bộ KDCS RF làm việc ( mức suy giảm -3dB) 62.5dBm = 1.8KWp = một bộ KDCS RF làm việc ( mức suy giảm 0db) Đầu ra của hai bộ KD RF được cộng lại trong mạch cộng HY4, đầu ra hai bộ KD RF kia cũng được cộng trong mạch cộng HY5, sau đó đầu ra HY4 và HY5 được cộng lại trong mạch cộng HY6. Cuối cùng tín hiệu được gửi tới đầu ra qua bộ nối Coupler định hướng. Một đầu ra của bộ Coupler được đưa tới mạch kiểm tra BITE * Kiểm tra trực tuyến BITE Tín hiệu ra tách từ Coupler của khối 2KWp mang cực tính âm, được gửi tới mạch kiểm tra BITE để thực hiện so sánh với mức ngưỡng dưới (giá trị danh định là -2dB), có thể thay đổi được nhờ R100. Trong điều kiện vận hành bình thường (Giá trị công suất lớn hơn giá trị danh định) các xung ra bộ so sánh được đưa tới bộ retriggerable monostable (RM). Đặc điểm của RM là giá trị đầu ra bằng giá trị xung kích đầu vào kể từ thời điểm có xung kích vào và giữ nguyên giá trị đó cho đến khi có xung kích mới. Đầu ra đảo của RM (mức logic thấp khi không có cảnh báo) đi qua mạch logic BITE sẽ cho một mức logic cao (không cảnh báo). Ngược lại nếu mức tín hiệu nhỏ hơn giá trị ngưỡng, đầu ra đảo của RM có mức logic cao, qua mạch BITE sẽ cho mức logic thấp (có cảnh báo). 4.3.3 Khối RF Parts Tham khảo hình 4.2.1 4.3.3.1 Giới thiệu Các đơn vị trong khối RF Part gồm có hai bộ nối Coupler và một chuyển mạch RF, cho phép điều khiển việc truyền và nhận trong khi vận hành bình thường (kiểm tra trực tuyến BITE). Chức năng chính của khối: Cho phép công suất cao tần truyền tới đường S và đường W Cho phép lấy mẫu các xung RF của máy phát để kiểm tra với chương trình phát chuẩn Cho phép lấy mẫu công suất RF phát/phản hồi để kiểm tra với giá trị công suất đã truyền và mức hệ số điện áp sóng đứng VSWR (Voltage Standing Wave Ratio). Cho phép cài xen một xung kiểm tra (chỉ cho kênh W) để kiểm tra hoạt động của bộ nhận W 4.3.3.2 Mô tả Các tín hiệu RF (P1,P2,P3), đến từ cổng 2 của mạch circultor trong khối 2KWp Tx, tới đầu vào J4 của chuyển mạch RF. Chuyển mạch được điều khiển bởi xung ISLS (video J3) đến từ hệ C/E. Theo điện áp của mỗi xung, P1 P2 P3 được chuyển mạch tới đầu ra J1 (Kênh Tx S cho P1 P3) hay đầu ra J2 (kênh Tx W cho P2) của chuyển mạch RF. Các tín hiệu này được đưa tới bộ ghép nối coupler thích hợp qua các mạch circulator. Xử lí đầu tiên trong mỗi bộ ghép coupler là lọc tần số cao để loại bỏ các hài lớn hơn tần số truyền 1030MHz; bước tiếp theo các tín hiệu RF được chuyển tiếp qua một loạt các bộ ghép định hướng và tới đầu ra J4/Coupler để truyền tới anten: Qua bộ ghép định hướng DC2, các mẫu của xung truyền được gửi tới đầu ra J3/Coupler. Các xung này được hiển thị trên màn hình để kiểm tra với mức công suất chuẩn Bộ ghép DC3 DC4 tách các mẫu của tín hiệu RF phát/phản hồi. Thiết bị cho phép tách là một chuyển mạch RF được điều khiển bởi tín hiệu đến từ hệ C/E. Các mẫu RF được lực chọn sẽ đi tới đầu ra J7 và sau đó tới hệ C/E, tại đây thực hiện đo lường công suất phát và mức VSWR Qua bộ DC1, một xung RF được cài xen để kiểm tra đường nhận của bộ nhận W(kiểm tra trực tuyến BITE). Xung kiểm tra đến từ J9/LIC được đưa tới đầu vào J2/Coupler của bộ nhận kênh W. 4.3.4 Khối chuyển kênh làm việc (RF Change Over) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.4.1 Giới thiệu Khối Change Over để chuyển mạch giữa 2 kênh. Chuyển mạch có thể tự động hoặc bằng tay Trong chế độ tự động kênh hoạt động luôn là tốt nhất theo sự phân tích cảnh báo của mỗi kênh. Trong chế độ bằng tay, kênh lựa chọn theo người điều hành. Kênh không hoạt động dùng làm dự phòng. Khối chuyển kênh Change Over gồm có 2 đơn vị: bảng SWIT-1 và bộ Change Over RF: SWIT-1 được đặt trong hệ C/E của kênh 1. Bảng này điều khiển chuyển kênh và chuyển mạch các tín hiệu: video, trigger, tín hiệu điều khiển từ xa và 2 đường nối tiếp tới phân hệ ở xa. Bảng này được cấp nguồn từ hai bộ nguồn của cả hai kênh, +24V và +5 V. Do đó khi tắt một trong hai kênh sẽ không ảnh hưởng tới vận hành của hệ thống. Bộ Change Over RF được điều khiển trực tiếp bởi SWIT-1. Nó có chức năng chuyển mạch đường anten giữa hai kênh SSR. Bộ này được đặt tại vị trí cao hơn trong tủ SIR. Các đặc tính chính của chuyển mạch RF: Hệ số sóng đứng VSWR 1.25 Tổn hao chèn 0.5dB Độ cách li 70dB Điện áp điều khiển 23-33V Dòng hấp thụ 350mA trong khi chuyển mạch Thời gian chuyển mạch 10ms. 4.3.4.2 Mô tả Việc chuyển đổi giữa hai kênh được điều khiển bởi tín hiệu Posiz1 và Posiz2, đến từ bảng SWIT-1. Các tín hiệu Posiz1/Posiz2 điều khiển chuyển mạch, trong khi đó một tín hiệu đã được chuyển mạch xử lí được tách ra và gửi tới hệ C/E Trong thời gian chuyển mạch công suất cao tần không được đi qua Coaxial RF Switch. Với lí do này trước khi chuyển mạch tín hiệu RF truyền bị chặn lại. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi Change Over logic. 4.3.5 Khối hạn chế và ghép xen LIC (Limiter and Coupler) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.5.1 Giới thiệu Khối LIC có nhiệm vụ bảo vệ bộ nhận bởi các tín hiệu mạnh tại đầu vào (10dB). Ngoài ra còn có các nhiệm vụ khác: Cài xen một tín hiệu vào kênh thu S và D để thực hiện Automatic Gain Control ở hai kênh thu và biết được sự vận hành của máy thu (kiểm tra trực tuyến BITE) Cài xen một tín hiệu vào kênh thu S và D cho phép xử lí sự cố tại hai kênh nhận (kiểm tra ngoại tuyến BITE) 4.3.5.2 Mô tả Tín hiệu vào của khối LIC là các xung RF S (1090MHz) tới J1/LIC qua một mạch Circulator trong khối RF Parts và các xung RF D (1090MHz) tới J10/LIC trực tiếp từ khối Change Over. Mỗi tín hiệu vào sẽ đến hai thiết bị TR & Limiter, thiết bị này có hai phần. Phần thứ nhất gọi là “Passive Limiter” để ngăn chặn các tín hiệu mạnh (khi phát) đi vào kênh thu; phần thứ hai gọi là “Active Limiter” để ngăn chặn tín hiệu từ anten vào kênh truyền trong thời gian của tín hiệu định thời LIGA (Limiter Gate), đến từ hệ C/E (kiểm tra trực tuyến BITE). Bản thân phần “Active Limiter” có thể bảo vệ bộ nhận trong thời gian truyền nhưng chỉ khi tín hiệu LIGA được phát và đó là điều tại sao mà giải pháp hạn chế “Active & Passive” được ưa dùng Tín hiệu sau khi đi qua các thiết bị TR & Limiter được gửi đến, qua bộ ghép nối, đầu ra J5 và J6/LIC, để cho phép cài xen xung kiểm tra. 4.3.5.3 Kiểm tra trực tuyến BITE Tín hiệu kiểm tra từ khối Driver & TG vào J2/LIC, chúng được khuyếch đại và chia theo phương pháp Hybrid thành hai tín hiệu Tín hiệu thứ nhất sau khi khuyếch đại lần hai, cho ra một mức cao tại đầu ra J3/LIC để sử dụng trong kiểm tra ngoại tuyến BITE Tín hiệu thứ hai (J8) sử dụng cho kiểm tra trực tuyến BITE, nó được đưa tới J7/LIC và được chia thành hai tín hiệu theo Hybrid. Đầu ra J9 gửi một xung kiểm tra tới kênh thu W qua bộ ghép nối đặt trong khối RF Parts. Đầu ra thứ hai lại được chia bởi Hybrid và hai tín hiệu ra được gửi tới bộ ghép Coupler, cho phép cài xen các xung kiểm tra vào chuỗi xung nhận. Đầu vào còn lại của Coupler là các xung thông tin Bằng cách này các xung kiểm tra được xử lí như các xung thông tin 4.3.5.4 Kiểm tra ngoại tuyến BITE Kiểm tra ngoại tuyến BITE được mô tả giống như kiểm tra trực tuyến BITE. Sự khác nhau là: Tín hiệu ABCW BITE =’1’ kích hoạt TR&Limiter đóng cửa, nghĩa là LIC không nhận tín hiệu tại đầu vào J1 và J10. Cấp tín hiệu RF CW cho đầu vào J2. Đầu vào J7/LIC được nối với đầu ra J3/LIC. 4.3.6 Khối khuyếch đại cao tần (RF Amplifier) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.6.1 Giới thiệu Khối này cho phép loại bỏ tần số ảnh và làm suy giảm tín hiệu lọt vào máy thu trong thời gian phát (1030MHz); khối này cũng khuyếch đại với nhiễu thấp các tín hiệu RF vào kênh thu S,D 4.3.6.2 Mô tả Khối này gồm có hai phần tương đương cho hai kênh S và D, đó là một bộ lọc tiền lựa chọn mắc nối tiếp với một bộ khuyếch đại RF. Tín hiệu RF từ khối LIC đi tới hai đầu vào J1 và J2 (tương ứng với kênh S và D) rồi kết nối tới bộ lọc tiền lựa chọn có tần số trung tâm 1090MHz; Bộ lọc này có các đặc tính sau: Loại bỏ tần số ảnh 97010MHz là 80dB Loại bỏ tần số ảnh 10303MHz là 60dB Loại bỏ tần số ảnh 1.24-11GHz là 80dB Trong đó tần số ảnh 970MHz là tần số mà nếu đưa vào trộn tần với dao động nội 1030MHz sẽ cho ra tần số IF là 60MHz nhưng không mang tin. Việc lọc tần số 1030MHz nhằm mục đích loại bỏ tín hiệu hỏi có cường độ mạnh lọt vào máy thu trong thời gian phát. Các tần số 1.24-11GHz thuộc dải dùng phổ biến trong thông tin vệ tinh nên cần lọc để không gây nhiễu cho hệ thống. Các tín hiệu ra bộ lọc đi qua bộ khuyếch đại RF được khuyếch đại vào khoảng 251dB và tạp âm 2.3dB; các giá trị này cho phép tăng độ nhạy máy thu và cải thiện hệ số tạp âm của tầng MIXER Pif 4.3.7 Khối trộn tần (MIX-PIF) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.7.1 Giới thiệu Khối này gồm hai phần tương đương nhau tương ứng với xử lí tín hiệu RF kênh S và D đến từ anten qua các bước trên. Nhiệm vụ của khối này là chuyển đổi đầu vào RF (1090MHz) thành tín hiệu ra IF (60MHz) để xử lí trong các khối thu nhận. Khối này nhận tín hiệu chuẩn gốc 1030MHz từ kênh W (khối thu). Cũng như các khối khác, khối này hoạt động dưới sự kiểm tra trực/ngoại tuyến BITE 4.3.7.2 Mô tả Tín hiệu trả lời của transponder (1090MHz) đến từ khối khuyếch đại RF sẽ vào J5 (S) và J2 (D) của khối MIXER Sau khi qua tầng khuyếch đại và bộ lọc có tần số trung tâm 1090MHz, các tín hiệu S và D tới bộ trộn tần tương ứng. Loại bỏ tần số ảnh 97010MHz là 30dB Loại bỏ tần số ảnh 10303MHz là 60dB Loại bỏ tần số ảnh 1.24-11GHz là 80dB Tín hiệu chuẩn 1030MHz dùng cho bộ trộn đến từ HY2 của khối thu và vào J4/MIXER, chúng được khuyếch đại và chia bởi một Hybrid. Một đầu ra đi tới tầng khuyếch đại với độ tăng ích được điều chỉnh bởi C56; đầu ra của nó được chia bởi một Hybrid khác rồi lại được khuyếch đại và cuối cùng gửi tới bộ trộn S và D; đầu ra còn lại của Hybrid đầu tiên không sử dụng. Kết quả sau bộ trộn là tần số IF 60MHz, nó được khuyếch đại, lọc và khuyếch đại lần nữa trước khi tới đầu ra J6 và J7 4.3.7.3 Kiểm tra ngoại tuyến BITE Trong khi kiểm tra ngoại tuyến BITE tại đầu ra J6(J7) có một sóng CW, sau khi khuyếch đại nó được tách và gửi tới mạch BITE. Tín hiệu tách ra được so sánh với mức ngưỡng thấp (giá trị danh định là 2dB) hệ số điều chỉnh bởi R75 (R74). Tín hiệu sau khi so sánh được đưa tới mạch cổng, nó chỉ làm việc trong khi kiểm tra ngoại tuyến BITE (tín hiệu ABCW BITE). Nếu tín hiệu nhỏ hơn mức ngưỡng sẽ có thông báo lỗi và hiển thị bằng đèn led, và cảnh báo này cũng được gửi tới BITE của các khối kế tiếp để vô hiệu hoá chúng. 4.3.8 Khối hiệu chỉnh pha và biên độ (APACOR) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.8.1 Giới thiệu Khối này có các nhiệm vụ sau: Cân bằng pha kênh thu S và D Cân bằng biên độ tại kênh thu S và D Điều khiển tự động hệ số khuyếch đại (AGC) để đạt được hệ số khuyếch đại không đổi trên kênh thu S và D. Khối này gồm hai phần tương đương vì xử lí tín hiệu kênh S và D là tương tự nhau. Ta chỉ mô tả kênh S. Khối này có cả hai mạch kiểm tra trực/ngoại tuyến BITE. 4.3.8.2 Mô tả Tín hiệu IF tới khối này tại hai đầu vào J1 và J4 Các mã trả lời S đầu tiên được đưa vào bộ AGC. Nó bảo đảm hệ số khuyếch đại không đổi; không chỉ trong khối APACOR mà trong toàn máy thu. Tín hiệu điều khiển qua trình này (S/D Gain Control) được phát trong khối COS, trong khi kiểm tra trực tuyến BITE. Khối COS là khối bao gồm tầng khuyếch đại cuối cùng. Nói cách khác tín hiệu S Gain Control tỉ lệ với sự thay đổi của lần khuyếch đại cuối cùng, thường là các thành phần IF. Tín hiệu S Gain Control đi vào J3/APACOR tới điều khiển thiết bị AGC. Sau khi điều khiển AGC, tín hiệu IF S vào mạch cân bằng pha và biên độ có cấu tạo: Một bộ dịch pha điều chỉnh bởi C12 và một bộ khuyếch đại điều chỉnh bởi R8 Mục đích của việc hiệu chỉnh nhằm cân bằng pha, biên độ tín hiệu trên hai kênh S và D. Vì nếu có sự mất cân bằng, nghĩa là tồn tại tình trạng có những tác động không giống nhau từ các phần tử thiết bị trong máy thu lên hai dòng tín hiệu trên hai kênh thu, sẽ gây ra tính không chính xác khi tính toán OBA. 4.3.8.3 Kiểm tra trực tuyến BITE Tín hiệu điều khiển vào J3(J6)/APACOR được cập nhất mỗi khi chức năng kiểm tra trực tuyến BITE hoạt động và được gửi tới mạch kiểm tra BITE của khối APACOR. Tín hiệu này được so sánh với mức ngưỡng thấp và mức ngưỡng cao, tương ứng với giá trị cực tiểu và cực đại của độ khuyếch đại trên toàn máy thu bởi vì sự mất ổn định trong các khối (thường thì THU=+3dB và THL=-3dB) Kết quả so sánh được đưa vào mạch Alarm Logic, nếu tín hiệu điều khiển nằm trong giới hạn của hai ngưỡng trên thì không có cảnh báo, ngược lại led cảnh báo sẽ hoạt động và tín hiệu cảnh báo được đưa tới C/E. 4.3.8.4 Kiểm tra ngoại tuyến BITE Khi thực hiện kiểm tra ngoại tuyến BITE, một tín hiệu CW xuất hiện tại J2/APACOR. Tín hiệu kiểm tra này đi qua bộ khuuyếch đại và bộ tách IF. Tín hiệu tách ra được so sánh với mức ngưỡng thấp, giá trị danh định mức ngưỡng là -2dB và có thể hiệu chỉnh bởi R92. Kết quả so sánh gửi tới một cổng, cổng này được tích cực bởi tín hiệu ra của cổng AND, đầu vào cổng AND là tín hiệu ABCW BITE và một tín hiệu đến từ khối MIX-PIF. Vì vậy cổng này chỉ hoạt động khi khối MIX không lỗi và chức năng kiểm tra ngoại tuyến hoạt động (có tín hiệu ABCW BITE) Qua mạch Alarm Logic, đầu ra cổng sẽ tác động vào đèn led để chỉ ra trạng thái báo động trong khối. Tín hiệu cảnh báo cũng được gửi tới mạch BITE của khối sau để cho phép hay không cho phép kiểm tra ngoại tuyến BITE ở khối sau. 4.3.9 Khối khuyếch đại logarithmic (LOG IF) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.9.1 Giới thiệu Khối LOG IF là một bộ khuyếch đại trung tần 60MHz, nó để nén các tín hiệu nhận được. Việc nén được thực hiện bởi bộ khuyếch đại logarithmic I/O. Luật logarithmic là đầu ra thay đổi 20mA khi đầu vào thay đổi 1dB. Thực tế mạch này nén biên độ các tín hiệu nhận được. Đặc tính logarithmic cho phép dễ dàng thu được tỉ số S/D và S/W. Khối S LOG IF cũng tách tín hiệu trung tần và gửi nó tới hệ C/E. Khối này có một mạch kiểm tra ngoại tuyến BITE Dải động tín hiệu vào trên J1 = -85 tới -5 dBm, tương đương 80dB Dải động tín hiệu ra = -11dBm(300mV) tới +5 dBm(1.9V), tương đương 16dB Đặc tính vào/ra = 20mA khi đầu vào thay đổi 1dB. 4.3.9.2 Mô tả Trong SIR-M có hai khối LOG IF, tương tự nhau, vì vậy chỉ mô tả một khối. Tín hiệu đã lọc 60MHz, đến từ khối APACOR, tới đầu vào J1/LOG IF. Đầu tiên tín hiệu được khuyếch đại tại tầng KD tạp âm thấp (IF Amplifier) sau đó đi tới 8 tầng KD logarithmic liên tiếp (IF LOG Amplifier8). Mỗi tầng khuyếch đại 10dB. Khi tín hiệu vào khối là nhỏ nhất (-85dBm), cả 8 bộ khuyếch đại đều hoạt động (khuyếch đại tổng cộng là 80dB). Khi tín hiệu tăng dần dần từ –85 tới –5dBm, các bộ khuyếch đại bắt đầu bão hoà, bắt đầu từ cái cuối cùng đến cái đầu tiên. Như vậy, sự khuyếch đại giảm dần từ cực đại (80dB) đến cực tiểu (10dB). Tín hiệu trung tần, sau khi chuyển đổi logarit, đi tới bộ đệm Buffer. Một đầu ra của nó, qua J4/LOG IF được gửi tới khối PHADE để xác định dấu hiệu thông tin đơn xung Sign. Đầu ra còn lại đi tới bộ tách đường bao. Tín hiệu tách ra sau khi được khuyếch đại sẽ tới đầu ra J2/LOG IF, và kết nối với khối COS. Tín hiệu tách ra cũng được gửi, qua một bộ đệm, tới đầu ra J3/LOG IF để đi tới xử lí tại hệ C/E. 4.3.9.3 Kiểm tra ngoại tuyến BITE Đầu vào và đầu ra của mạch đệm Buffer cuối cùng được đưa tới đầu vào A và B của mạch so sánh đôi. Hai đầu vào còn lại là bằng nhau (bằng mức ngưỡng thấp) và giá trị của nó phụ thuộc vào R134. Kết quả sau mạch so sánh đưa qua cổng OR rồi tới cổng Gate, cổng này được kích hoạt bởi các tín hiệu: ABCW BITE: tích cực trong khi kiểm tra ngoại tuyến BITE AB BITE: tích cực khi không có cảnh báo từ khối MIX-PIF AB BITE2: tích cực khi không có cảnh báo trong khối APACOR. Khi tất cả các tín hiệu này tích cực, cổng Gate cho tín hiệu ra mạch cảnh báo để điều khiển đèn led báo hiệu lỗi. 4.3.10 Khối chỉnh sửa độ tăng ích tín hiệu COS (Signal Gain Corrector) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.10.1 Giới thiệu Khối này thực hiện các chức năng sau : Tách ra tỉ số S/D Tách ra tỉ số S/W Phát các điện áp hiệu chỉnh cho vòng điều khiển AGC của cả hai kênh S và D (vòng điều khiển cho kênh W không sử dụng) 4.3.10.2 Mô tả Để tách thông tin đơn xung S/D thì cần phải thực hiện phép trừ giữa hai tín hiệu logarit đến từ J2/LOG, phương trình đơn giản là: log= logS - logD Tín hiệu logS đi vào J5/COS rồi qua mạch khuyếch đại đảo trở thành -logS. Sau đó nó đi tới mạch S. Đầu vào còn lại của mạch S là tín hiệu logD (J3/COS) và do đó đầu ra sẽ là tín hiệu (logD - logS), nó lại được khuyếch đại đảo lần nữa, giá trị khuyếch đại danh định là 10.37dB (điều chỉnh bởi R154). Đầu ra bộ khuyếch đại đảo là tín hiệu (logS - logD) và đi ra J4/COS. Tín hiệu này được xử lí trong hệ C/E; cần chú ý rằng đặc tính động tại J4/COS là 66mV khi hai đầu vào J3/COS và J5/COS sai khác 1dB. Tỉ số S/W được tách ra tương tự như trên. 4.3.10.3 Kiểm tra trực tuyến BITE Trong khi quét, tại đầu vào của các kênh S, D và W, một tín hiệu kiểm tra được chèn vào (xem phần LIC kiểm tra trực tuyến BITE), độ rộng và mức năng lượng của nó được xác định trước và không đổi. Các tín hiệu kiểm tra được tách trong khối LOG IF và gửi tới khối COS, tại đây chúng được lấy mẫu trong thiết bị “lấy và giữ mẫu” Đồng bộ cho hoạt động này là tín hiệu định thời (LIGA) đến từ hệ C/E; Trong thời gian tín hiệu này tích cực thì có thể so sánh giá trị của các tín hiệu logS, (logS - logD) và (logS - logW) với các tín hiệu tương ứng trước đó. Kết quả việc so sánh là các tín hiệu sai lệch được gửi tới khối APACOR để giữ giá trị khuyếch đại không đổi trong toàn hệ thu. Các tín hiệu này xuất hiện tương ứng tại J1(S), J2(S/D), J6(S/W). Ví dụ: Tại chu kì (n-1), biên độ tín hiệu kiểm tra trên các kênh thu là ổn định sao cho mạch AGC/APACOR không phải điều chỉnh hệ số khuyếch đại. Tại chu kì n, giả sử biên độ tín hiệu kiểm tra trên kênh S giảm, trên kênh D là ổn định, kết quả cho 2 tín hiệu sai lệch về biên độ (trên J1 và J2). Các tín hiệu này đưa về mạch AGC/APACOR. AGC căn cứ vào biên độ tín hiệu sai lệch và tăng độ khuyếch đại tín hiệu S và D. Kết quả S ổn định D tăng. Tại chu kì (n+1), do kết qủa của chu kì trước, biên độ tín hiệu kiểm tra S ổn định cò biên độ tín hiệu kiểm tra D tăng. Do đó tỉ số S/D giảm hay biên độ tín hiệu sai lệch S/D giảm. Tín hiệu sai lệch này đưa về mạch AGC của tuyến D, AGC sẽ căn cứ vào độ lớn biên độ tín hiệu sai lệch và giảm độ khuyếch đại đối với tín hiệu trên kênh này xuống. Kết quả S và D ổn định 4.3.10.4 Kiểm tra ngoại tuyến BITE Khi kiểm tra ngoại tuyến ở kênh thu thì các chuyển mạch S1, S2, S3 trong khối COS phải đặt ở vị trí Open Loop; trạng thái này được hiển thị bằng led trong khối COS. Lúc này không có tín hiệu sai lệch cấp về mạch AGC để thực hiện tự động hiệu chỉnh hệ số khuyếch đại vì để biết khâu gây sai lệch tín hiệu thì không cho phép các tác động hiệu chỉnh lên tín hiệu thu. 4.3.11 Khối tách pha PHADE (Phase Detector) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.11.1 Giới thiệu Khối PHADE cho biết vị trí (phải và trái) của mục tiêu so với trục quang của anten. Khối này cũng cho phép chuẩn pha các kênh thu S và D; thực hiện bằng cách đo lường sự sai khác pha giữa hai tín hiệu IF LOGS và IF LOGD sau đó cho ra một điện áp tỉ lệ với sự sai khác pha trên (8mV/độ). 4.3.11.2 Mô tả Tín hiệu IF LOGS và IF LOGD vào J3 và J6 rồi đưa tới mạch hạn chế. Đầu ra mạch hạn chế qua bộ đệm tới hai bộ trộn khác nhau; một bộ trộn cho ra báo hiệu bộ kia cho tín hiệu để kiểm tra BITE. Hai bộ trộn có chức năng như là bộ tách pha; thực tế khi các đầu vào FR và FLO của nó là các tín hiệu cùng tần số và biên độ thì đầu ra (OUT) là điện thế một chiều tỉ lệ với giá trị sau: AS.AD.(jS-jD) Trong ngoặc là hiệu pha giữa hai đầu vào và A là biên độ. Mạch hạn chế có vai trò giữ cho biên độ tín hiệu IF là không đổi tại đầu vào bộ trộn. Và đầu ra của bộ trộn chỉ tỉ lệ với sự sai pha của tín hiệu vào. Sau khi hạn chế tín hiệu logS (logD) vào bộ đệm, nó điều khiển tín hiệu để có dải động đầu vào bộ trộn theo yêu cầu. Xét bộ trộn thứ nhất, đầu vào FLO là tín hiệu IF logD đã hạn chế và đệm; đầu ra bộ trộn đưa tới mạch khuyếch đại đảo, nó cung cấp trên J1/PHADE tín hiệu (-Cosj) có đặc tính (V/Dj) là 8mV/độ; tín hiệu này được sử dụng trong mạch kiểm tra trực tuyến BITE. Xét bộ trộn thứ hai, đầu vào FLO vẫn là tín hiệu IF logD nhưng đã dịch pha +900 do đó đầu ra là tín hiệu tỉ lệ với sin của hiệu pha Sinj. Đầu ra của bộ trộn đi tới mạch so sánh, để loại bỏ module của tín hiệu, và đi tới mạch khuyếch đại đảo, nó cho ra trên J7/PHADE báo hiệu “Sign” mong muốn, sẽ được gửi tới hệ C/E. 4.3.11.3 Kiểm tra trực tuyến BITE Như nói tới trong phần trước, một tín hiệu kiểm tra được chèn vào tại mỗi vòng quét của kênh thu và nó cũng đi tới khối PHADE. Sự sai pha của các tín hiệu sẽ không xuất hiện nếu hai kênh thu có pha bằng nhau. Để kiểm tra tín hiệu (-Cosj) được đưa tới mạch khuyếch đại (điều chỉnh bởi R100) rồi tới mạch BITE logic, tại đây so sánh tín hiệu với hai mức ngưỡng để xác định giá trị Min Max chấp nhận được. Nếu giá trị (-Cosj) đúng thì hai đầu ra bộ so sánh có mức logic ‘0’, vì vậy, đầu ra cổng OR và FF sẽ có mức ‘0’ (không cảnh báo). Khi giá trị (-Cosj) không chính xác, cảnh báo sẽ được chỉ ra bởi đèn led trong khối và tín hiệu cảnh báo cũng gửi tới hệ C/E để hiển thị trên bảng điều khiển. 4.3.12 Khối lọc tiền lựa chọn (Preselector Filter) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.12.1 Giới thiệu Khối này loại bỏ các tần số ảnh và tần số giả đi vào các tầng thu 4.3.12.2 Mô tả Tín hiệu RF, được thu thông qua anten toàn hướng, và qua mạch truyền Circulator trong khối RF Part tới đầu vào J1 và đi qua bộ lọc tần số trung tâm là 1090MHz; bộ lọc tiền lựa chọn có các đặc tính sau: Loại bỏ tần số (10305)MHz là 50dB Hệ số sóng đứng đầu vào >20dB Tổn hao chèn <1dB tại tần số (10905)MHz. Các tín hiệu ra tại J2/Preselector Filter gửi tới khối thu thông qua mạch hạn chế. Khối này có độ tin cậy cao và vì vậy không cần kiểm tra BITE. 4.3.13 Khối thu (Receiver) Tham khảo hình 4.2.1 4.3.13.1 Giới thiệu Khối thu thực hiện các chức năng sau: Cung cấp tần số chuẩn 1030MHz cho các tầng thu và phát Chuyển đổi đầu vào RF toàn hướng W thành tín hiệu IF Khuyếch đại logarithmic tín hiệu W để khối COS tính toán tỉ số S/W (cờ RSLS) dễ dàng hơn. Các đặc tính của khối thu: Dải động đầu vào trên J1 =-90 tới –25dB Dải động đầu ra trên J8 =600 tới 1900mV Đặc tính vào /ra =20mV khi đầu vào thay đổi 1dB 4.3.13.2 Mô tả Tín hiệu vào J1 có tần số 1090MHz đi qua mạch khuyếch đại tạp âm thấp LNA (hệ số tạp âm max là 6.5dB), sau khi lọc, nó được gửi tới tầng trộn; đầu vào còn lại của bộ trộn lấy từ HY1 là tần số chuẩn 1030MHz. Tần số chuẩn 1030MHz lấy từ mạch tạo dao động SAWO. Sau bộ trộn ta có tín hiệu IF (603MHz), nó được khuyếch đại, lọc và sau khi đệm thì tới mạch khuyếch đại logarithmic Đầu ra của khối khuyếch đại log là tín hiệu video được tách, đệm và gửi tới khối COS (J8/Receicer) và tới mạch kiểm tra BITE tương ứng Mạch tạo dao động SAWO phát tín hiệu chuẩn (1030MHz) được gửi tới hai Hybrid phân tầng Một đầu ra của HY2 được gửi tới khối MIXER-PIF và được sử dụng như là dao động cục bộ(J4), đầu ra còn lai (J3) gửi tới khối Driver & TG 4.3.13.3 Kiểm tra trực tuyến BITE Xung kiểm tra RF được cài xen bởi khối Coupler trong kênh thu W được xử lí như các tín hiệu thông tin. Vì vậy ta thu được tín hiệu video đặc trưng cho xung kiểm tra tại đầu ra khối Receiver và được gửi tới mạch BITE, tại đây nó so sánh với một mức ngưỡng (điều chỉnh bởi R76). Kết quả so sánh, được gửi tới hệ C/E và lưu trữ tại đó, nếu có cảnh báo thì sẽ được hiển thị trên bàn điều khiển với mã cảnh báo 73XX. 4.3.14 Kiểm tra trực/ngoại tuyến BITE 4.3.14.1 Kiểm tra trực tuyến BITE Tham khảo hình 4.2.2a Thực hiện các chức năng sau: Kiểm tra hệ phát Kiểm tra hệ thu Kiểm tra hệ Tách/Xử lí Kiểm tra khối nguồn và hệ thống quạt gió Thiết bị SIR-M kết hợp chặt chẽ với kiểm tra trực tuyến BITE (Built In Test Equipment), nó kiểm tra xem đặc tính hoạt động của hệ thống có nằm trong giới hạn các giá trị ngưỡng tiền thiết lập hay không. Nếu điều kiện này không thoả mãn sẽ xuất hiện lỗi và được báo hiệu bằng một đèn led trong khối Fault hoặc bởi các đèn led (Online) trong khối APACOR liên quan tới cảnh báo thu kênh S và D. Các khối không có kiểm tra trực tuyến BITE thì có độ tin cậy cao và có thể được kiểm tra ngoại tuyến BITE. Cần chú ý rằng cảnh báo RF Alarm Của khối Driver & TG ngăn cấm việc phát. 4.3.14.2 Kiểm tra ngoại tuyến BITE Tham khảo hình 4.2.3 Chức năng này của SIR-M cho phép giảm sự không rõ ràng trong kiểm tra trực tuyến BITE; thực tế cảnh báo kênh thu S và D hiển thị trong khối APACOR là “những cảnh báo chung”. “Chung” nghĩa là nó không chỉ rõ khối lỗi là khối nào nó chỉ cho biết trong máy thu có một khối bị lỗi và , vì vậy, bước kiểm tra ngoại tuyến sẽ giải quyết việc này. Để thực hiện kiểm tra ngoại tuyến thì cần : Các chuyển mạch S1,S2,S3 của khối COS phải đặt ở vị trí “Open Loop”. Việc vận hành đúng được chỉ dẫn bằng đèn led tương ứng. Tín hiệu điều khiển AGC không được phát Đầu vào J7/LIC không nối với đầu ra J8/LIC, mà phải nối với đầu ra J3/LIC (“mức cao”). Việc này cho phép cài xen vào chuỗi thông tin một tín hiệu kiểm tra có mức cao hơn so với tín hiệu kiểm tra trực tuyến Chuyển mạch Online BITE/CW BITE của hệ thu Rx Assy phải ở vị trí CW. Việc này cho phép trên đầu ra J6/Driver & TG một tín hiệu CW (giá trị năng lượng bằng với kiểm tra trực tuyến) Khối LIC cho phép tích cực thiết bị TR và Limiter. Tích cực tất cả các mạch kiểm tra ngoại tuyến BITE trong các khối Phương thức hoạt động kiểm tra trực ngoại tuyến là tương tự nhau, tín hiệu đúng ở khối trước sẽ tích cực mạch kiểm tra của khối sau. 4.4. Đặc tính kĩ thuật 4.4.1. Đặc tính kĩ thuật Hệ phát Công nghệ Tần số phát Sự ổn định tần số Độ rộng xung phát Sườn trước Sườn sau P2 trễ sau P1 P3 trễ sau P1 Bán dẫn và các thiết bị Plug-in 1030MHz 0.1MHz 50KHz 0.8ms0.1ms với tất cả các Mode 0.05-0.1ms 0.05-0.2ms 20.05ms với tất cả các Mode Tuỳ vào từng Mode Điều biến ngoài Duty Cycle Trở kháng ra Công suất ra (một kênh) Hiệu mức công suất đỉnh P1-P3 Điều khiển công suất Có khả năng Cực đại 1% 50ohm 62.5dBm (2KWp) <0.5dB Có 5 mức khả dụng. Có thể lựa chọn các giá trị này trong mỗi sector của một vòng quét Hệ thu Công nghệ Cấu hình Đặc tính tín hiệu vào Trở kháng vào Đặc tính tín hiệu ra Tích hợp cao trong các khối RF sử dụng kĩ thuật Strip-line. Các modul đều plug-in Kênh S và D kết hợp trong kênh logarit kép, kênh W có bộ logarit riêng Theo chuẩn ICAO annex 10 và STANAG 5017 Danh định 50 ohm Có 4 đầu ra tín hiệu video là: a. LogS: để tách mã b. LogS/D: cho thông tin về góc phương vị c. SIGN: xác định máy bay nằm bên trái hay bên phải trục quang anten d. LogS/W: dùng cho chức năng RSLS Trở kháng ra Tần số vào danh định Trung tần Loại bỏ tần số ảnh Dải động máy thu Hệ số tạp âm Bảo vệ đầu vào Đặc tính vào ra Độ ổn định khuyếch đại 75 ohm 1090MHz 60MHz >80dB >75dB (kênh LogS) >40dB (kênh LogS/D) >40dB (kênh LogS/W) <7dB với các kênh đơn xung <11dB với kênh toàn phương Mỗi đầu vào được bảo vệ khỏi nhiễu trong băng 10303MHz Danh định 20mV/dB 0.5dB trong mọi điều kiện Cân bằng khuyếch đại tự động Đặc tính tín hiệu Sign Trong khoảng sai lệch giữa hai kênh là 3dB Mức TT Hệ Điều khiển/Tách Đặc tính tín hiệu vào Định dạng câu hỏi Mức lượng tử khoảng cách Mức lượng tử góc Loại trừ Garbling Loại bỏ các xung nhiễu Loại bỏ Fruit 4 đầu vào độc lập cho các kênh nhận S, S/D, S/W và Sign Các tín hiệu S, S/D, S/W là tương tự, Sign là TTL Theo chuẩn ICAO annex10 và STANAG 5017, có các Mode hỏi 1, 2, 3/A, B, C, D 1/64NM 1/16ACP (0.0055độ) Tách được 4 tín hiệu trả lời chồng lên nhau Các xung có độ rộng nhỏ hơn giới hạn của ICAO bị loại bỏ Theo phương pháp tương quan các câu trả lời Khối chuyển đổi kênh Vận hành Điều khiển Suy hao RF Tự động hoặc bằng tay Tại chỗ hoặc từ xa <0.5dB Khối nguồn Điện thế Tần số nguồn Công suất tiêu thụ Điện thế ổn định dc đầu ra Điện áp dc không ổn định đầu ra 220Vac1% (115Vac theo thiết bị bên trong) 45 tới 450Hz10Hz 700W (một kênh) +40V(1A), +28V(3A), 12V(9A), +43V(3.5A), +5V(60A) 24V(3A), -150V(50mA) BITE Mục đích Hiển thị cảnh báo Các mạch BITE đặt trong hệ thống (TX, RX, nguồn). Khi có lỗi xuất hiện thì một chương trình chẩn đoán cho phép xác định lỗi gì, tại hệ điều khiển/Tách Các cảnh báo được hiển thị bằng đèn 4 số trên panel trong hệ Điều khiển/Tách. Đèn hiển thị mã để xác định lỗi 4.4.2. Đặc tính cơ học Rộng Cao Sâu Nặng Tủ SIR-M kênh kép Tủ SIR-M kênh đơn Hệ điều khiển/tách Hệ thu Hệ nguồn 720mm 720mm 585mm 130mm 485mm 1750mm 1750mm 355mm 500mm 266mm 545mm 545mm 290mm 320mm 420mm 270kg 220kg 4.4.3. Đặc tính môi trường Khoảng nhiệt độ vận hành Khoảng nhiệt độ khi lưu kho Độ ẩm tại +400C 00 tới 650 -400 tới 700 95% ._.